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包含羟基链烷酸的共聚醚酯组合物及由其制备的成型制品

阅读:558发布:2021-09-08

专利汇可以提供包含羟基链烷酸的共聚醚酯组合物及由其制备的成型制品专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了某些包含羟基链烷酸残基的芳族共聚醚酯、所述共聚醚酯的制备方法以及包含所述共聚醚酯的制品。所述共聚醚酯具有理想的热性质,并可用于形成 薄膜 、涂层和 层压 层等成型制品。所述共聚醚酯由以下组分的混合物制备:芳族二 羧酸 、羟基链烷酸、聚(亚烷基醚)二醇、二醇组分、任选的其他二醇、任选的支化剂以及任选的脱色剂组分。某些所述共聚醚酯可 生物 降解 。,下面是包含羟基链烷酸的共聚醚酯组合物及由其制备的成型制品专利的具体信息内容。

1.一种芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯由以下组分聚合制备:酸组分、二醇组分、0-5.0%摩尔的选自多官能团酸、醇及其混合物的多官能团支化剂,以及任选的有效量的脱色剂,其中所述酸组分基本由以下物质组成:
a.占100%摩尔总酸组分的99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分,和
b.占100%摩尔总酸组分的1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分,所述羟基链烷酸组分选自:乳酸、乙醇酸、乳酸甲酯、乙醇酸甲酯、乳酸乙酯、乙醇酸乙酯、乳酸2-羟乙酯、乳酸3-羟丙酯、乳酸4-羟丁酯、乙醇酸2-羟乙酯、乙醇酸3-羟丙酯、乙醇酸4-羟丁酯、丙交酯、3,6-二甲基-1,4-二六环-2,5-二、乙交酯、聚丙交酯、聚(乙交酯)及其混合物;
其中所述二醇组分包含:
a.占100%摩尔总二醇组分的98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇,
b.占100%摩尔总二醇组分的0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇,
c.占100%摩尔总二醇组分的0-5.0%摩尔的一种或多种其他二醇,和
d.0-5.0%摩尔的所述多官能团支化剂。
2.权利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯的特性粘度至少为0.15dL/g,在室温下以0.5%的共聚酯溶液测得,其中所述溶液的溶剂体系为重量比为50∶50的三氟乙酸∶二氯甲烷。
3.权利要求2的芳族共聚醚酯,其中所述特性粘度至少为0.35dL/g。
4.权利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含99-30%摩尔的芳族二羧酸组分。
5.权利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含99-50%摩尔的芳族二羧酸组分。
6.权利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含95-50%摩尔的芳族二羧酸组分。
7.权利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含1-70%摩尔的羟基链烷酸组分。
8.权利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含1-50%摩尔的羟基链烷酸组分。
9.权利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含5-50%摩尔的羟基链烷酸组分。
10.权利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含0.1-20%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。
11.权利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含0.1-15%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。
12.权利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述二醇组分包含0-1.0%摩尔的多官能团支化剂。
13.权利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸选自DL-乳酸和L-乳酸。
14.权利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸甲酯选自(R)-(+)-乳酸甲酯和(S)-(-)-乳酸甲酯。
15.权利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸乙酯选自(R)-(+)-乳酸乙酯和(S)-(-)-乳酸乙酯。
16.权利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸2-羟乙酯选自(R)-(+)-乳酸2-羟乙酯和(S)-(-)-乳酸2-羟乙酯。
17.权利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸3-羟丙酯选自(R)-(+)-乳酸3-羟丙酯和(S)-(-)-乳酸3-羟丙酯。
18.权利要求1的芳族共聚醚酯,其中丙交酯为L-丙交酯。
19.权利要求1的芳族共聚醚酯,其中3,6-二甲基-1,4-二氧六环-2,5-二酮为(3S-顺)-3,6-二甲基-1,4-二氧六环-2,5-二酮。
20.权利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述聚丙交酯为聚(DL-丙交酯)。
21.权利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述其他二醇选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、1,14-十四烷二醇、1,16-十六烷二醇、二聚二醇、4,8-二(羟甲基)-三环[5.2.1.0/2.6]癸烷、1,4-环己烷二甲醇、异山梨醇、二甘醇、三甘醇、分子量为500-4000的聚(亚烷基醚)二醇及其混合物。
22.权利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述芳族二羧酸组分选自:对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二(2-羟乙酯)、对苯二甲酸二(3-羟丙酯)、对苯二甲酸二(4-羟丁酯)、间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二(2-羟乙酯)、间苯二甲酸二(3-羟丙酯)、间苯二甲酸二(4-羟丁酯)、2,6-二甲酸、2,6-萘二甲酸二甲酯、2,7-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸二甲酯、3,4′-二苯醚二甲酸、3,4′-二苯醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯醚二甲酸、4,4′-二苯醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯硫醚二甲酸、3,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯硫醚二甲酸、4,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯砜二甲酸、3,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、4,4′-二苯砜二甲酸、4,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、3,4′-二苯甲酮二甲酸、3,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、4,4′-二苯甲酮二甲酸、4,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、1,4-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸二甲酯、4,4’-亚甲基双(苯甲酸)、4,4’-亚甲基双(苯甲酸甲酯)及其混合物。
23.权利要求1的芳族共聚醚酯,其中所述支化剂选自:1,2,4-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸三甲酯、1,2,4-苯三甲酸三(2-羟乙酯)、1,2,4-苯三甲酸三(3-羟丙酯)、1,2,4-苯三甲酸三(4-羟丁酯)、1,2,4-苯三甲酸酐、1,3,5-苯三甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸二酐、3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、柠檬酸、四氢呋喃-2,3,4,5-四甲酸、1,3,5-环己烷三甲酸、季戊四醇、丙三醇、2-羟甲基-1,3-丙二醇、2,2-二(羟甲基)丙酸及其混合物。
24.权利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯的特性粘度至少为0.65dL/g,在室温下以0.5%的共聚酯溶液测得,其中所述溶液的溶剂体系为重量比为50∶50的三氟乙酸∶二氯甲烷。
25.权利要求1的芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯还包含填料。
26.权利要求25的芳族共聚醚酯,其中所述填料包含具有第一平均粒径的第一组颗粒和具有第二平均粒径的第二组颗粒,其中第二平均粒径至少是第一平均粒径2倍。
27.权利要求25的芳族共聚醚酯,其中所述填料基本由平均直径小于40微米的颗粒组成。
28.权利要求25的芳族共聚醚酯,其中所述填料基本由平均直径小于20微米的颗粒组成。
29.一种共混物,所述共混物包含权利要求1的芳族共聚醚酯和至少一种其他聚合物
30.权利要求29的共混物,其中所述其他聚合物可生物降解。
31.权利要求30的共混物,其中所述可生物降解的聚合物选自聚(羟基链烷酸酯)、聚酸酯、聚(己内酯)、脂族聚酯、芳族共聚酯、脂族-芳族共聚醚酯、脂族-芳族共聚酰胺酯、磺化脂族-芳族共聚酯、磺化脂族-芳族共聚醚酯、磺化脂族-芳族共聚酰胺酯及其混合物。
32.权利要求30的共混物,其中所述其他聚合物不可生物降解。
33.权利要求30的共混物,其中所述其他聚合物为天然聚合物。
34.权利要求33的共混物,其中所述天然聚合物为淀粉
35.一种成型制品,所述成型制品由权利要求1的芳族共聚醚酯制成。
36.权利要求35的成型制品,所述制品选自薄膜、片材、纤维、熔体吹塑容器、模塑件和发泡件。
37.一种薄膜,所述薄膜包含权利要求1的芳族共聚醚酯。
38.权利要求37的薄膜,所述薄膜的厚度为0.025mm-0.15mm。
39.权利要求37的薄膜,所述薄膜为取向膜。
40.权利要求39的薄膜,其中所述薄膜双轴取向。
41.权利要求39的薄膜,其中所述薄膜单轴取向。
42.一种多层薄膜,所述薄膜包含含有权利要求1的芳族共聚醚酯的层。
43.一种制品,所述制品包含基材和基材上的涂层,所述涂层包含权利要求1的芳族共聚醚酯。
44.权利要求43的制品,其中所述涂层的厚度为0.2-15密
45.权利要求43的制品,其中所述涂层的厚度为0.5-2密耳。
46.权利要求43的制品,其中所述基材选自织物、无纺织物、纸和金属。
47.权利要求43的制品,其中所述基材选自箔。
48.权利要求43的制品,其中所述基材选自纸板。
49.一种制品,所述制品包含其上层压有权利要求1的芳族共聚醚酯的基材。
50.权利要求49的制品,其中所述基材选自有机泡沫、无机泡沫和有机-无机泡沫。
51.权利要求49的制品,其中所述基材选自纤维素、淀粉、塑料、玻璃和金属。
52.权利要求49的制品,其中所述基材选自纸、纤维板、聚合物泡沫和聚合物薄膜。
53.权利要求49的制品,其中所述基材选自纸板。
54.权利要求49的制品,其中所述基材选自卡纸板。
55.权利要求49的制品,其中所述基材选自聚苯乙烯泡沫。
56.一种包装,所述包装包含权利要求49的制品。
56.一种包装纸,所述包装纸包含权利要求1的芳族共聚醚酯。
58.一种片材,所述片材包含权利要求1的芳族共聚醚酯。
59.权利要求58的片材,所述片材的厚度至少为0.50mm。
60.一种纤维,所述纤维包含权利要求1的芳族共聚醚酯。
61.权利要求60的纤维,所述纤维为0.1-100旦。
62.权利要求60的纤维,所述纤维为0.5-20旦。
63.一种纤维,所述纤维包含权利要求1的芳族共聚醚酯和至少一种其他聚合物。
64.权利要求60的纤维,其中所述纤维包含芳族共聚醚酯和一种或多种天然纤维的共混物。
65.权利要求60的纤维,其中所述纤维为异质纤维。
66.一种发泡制品,所述发泡制品包含权利要求12的芳族共聚醚酯。
67.一种成型制品,所述成型制品由权利要求12的芳族共聚醚酯制成。
68.权利要求67的成型制品,所述制品选自薄膜、片材、纤维、熔体吹塑容器、模塑件和发泡件。
69.一种薄膜,所述薄膜包含权利要求25的芳族共聚醚酯。
70.权利要求69的薄膜,所述薄膜的厚度为0.025mm-0.15mm。
71.权利要求69的薄膜,所述薄膜为取向膜。
72.一种多层薄膜,所述薄膜包含含有权利要求25的芳族共聚醚酯的层。
73.一种制品,所述制品包含基材和基材上的涂层,所述涂层包含权利要求25的芳族共聚醚酯。
74.一种制品,所述制品包含其上层压有权利要求25的芳族共聚醚酯的基材。
75.一种包装纸,所述包装纸包含权利要求25的芳族共聚醚酯。
76.一种片材,所述片材包含权利要求25的芳族共聚醚酯。
77.一种发泡制品,所述制品包含权利要求29的共混物。
78.一种成型制品,所述制品由权利要求29的共混物制成。
79.权利要求78的成型制品,所述制品选自薄膜、片材、纤维、熔体吹塑容器、模塑件和发泡件。
80.一种薄膜,所述薄膜包含权利要求29的共混物。
81.权利要求80的薄膜,所述薄膜的厚度为0.025mm-0.15mm。
82.权利要求80的薄膜,所述薄膜为取向膜。
83.一种多层薄膜,所述薄膜包含含有权利要求29的共混物的层。
84.一种制品,所述制品包含基材和基材上的涂层,所述涂层包含权利要求23的共混物。
85.一种制品,所述制品包含其上层压有权利要求29的共混物的基材。
86.一种包装纸,所述包装纸包含权利要求29的共混物。
87.一种片材,所述片材包含权利要求29的共混物。
88.一种制备包装的方法,所述方法包含提供基材;将基材制成所需的包装形式;提供基本由以下组分聚合制备的芳族共聚醚酯:酸组分、二醇组分、0-5.0%摩尔的选自多官能团酸、醇及其混合物的多官能团支化剂和任选的有效量的脱色剂,其中所述酸组分基本由以下组分组成:
a.占100%摩尔总酸组分的99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分,和
b.占100%摩尔总酸组分的1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分,所述羟基链烷酸组分选自:乳酸、乙醇酸、乳酸甲酯、乙醇酸甲酯、乳酸乙酯、乙醇酸乙酯、乳酸2-羟乙酯、乳酸3-羟丙酯、乳酸4-羟丁酯、乙醇酸2-羟乙酯、乙醇酸3-羟丙酯、乙醇酸4-羟丁酯、丙交酯、3,6-二甲基-1,4-二氧六环-2,5-二酮、乙交酯、聚丙交酯、聚(乙交酯)及其混合物,
其中所述二醇组分包含:
a.98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇,
b.0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇,
c.占100%摩尔总二醇组分的0-5.0%摩尔的一种或多种其他二醇,和
e.0-5.0%摩尔的所述多官能团支化剂,和
f.占100%摩尔总二醇组分的0-5.0%摩尔的一种或多种其他二醇,和
用所述芳族共聚醚酯层压或涂覆所述基材形成所述包装。
89.权利要求88的方法,其中所述基材包括选自纸、纸板、无机泡沫、有机泡沫和无机-有机泡沫的材料。
90.权利要求88的方法,其中所述包装形式选自包装纸、拉伸卷缠膜、袋子、杯子、托盘、纸箱、盒子、瓶子、板条箱、包装薄膜、泡罩包装纸、贴体包装膜和铰接容器。
91.权利要求88的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含99-30%摩尔的芳族二羧酸组分。
92.权利要求88的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含99-50%摩尔的芳族二羧酸组分。
93.权利要求88的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含95-50%摩尔的芳族二羧酸组分。
94.权利要求88的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含1-70%摩尔的羟基链烷酸组分。
95.权利要求88的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含1-50%摩尔的羟基链烷酸组分。
96.权利要求88的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含5-50%摩尔的羟基链烷酸组分。
97.权利要求88的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含0.1-20%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。
98.权利要求88的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含0.1-15%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。
99.权利要求88的方法,其中所述二醇组分包含0-1.0%摩尔的多官能团支化剂。
100.权利要求88的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸选自DL-乳酸和L-乳酸。
101.权利要求88的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸甲酯选自(R)-(+)-乳酸甲酯和(S)-(-)-乳酸甲酯。
102.权利要求88的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸乙酯选自(R)-(+)-乳酸乙酯和(S)-(-)-乳酸乙酯。
103.权利要求88的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸2-羟乙酯选自(R)-(+)-乳酸2-羟乙酯和(S)-(-)-乳酸2-羟乙酯。
104.权利要求88的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸3-羟丙酯选自(R)-(+)-乳酸3-羟丙酯和(S)-(-)-乳酸3-羟丙酯。
105.权利要求88的芳族共聚醚酯,其中丙交酯为L-丙交酯。
106.权利要求88的芳族共聚醚酯,其中3,6-二甲基-1,4-二氧六环-2,5-二酮为(3S-顺)-3,6-二甲基-1,4-二氧六环-2,5-二酮。
107.权利要求88的芳族共聚醚酯,其中所述聚丙交酯为聚(DL-丙交酯)。
108.权利要求88的方法,其中所述其他二醇选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、1,14-十四烷二醇、1,16-十六烷二醇、二聚二醇、4,8-二(羟甲基)-三环[5.2.1.0/2.6]癸烷、1,4-环己烷二甲醇、异山梨醇、二甘醇、三甘醇、分子量为500-4000的聚(亚烷基醚)二醇及其混合物。
109.权利要求88的方法,其中所述芳族二羧酸组分选自:对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二(2-羟乙酯)、对苯二甲酸二(3-羟丙酯)、对苯二甲酸二(4-羟丁酯)、间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二(2-羟乙酯)、间苯二甲酸二(3-羟丙酯)、间苯二甲酸二(4-羟丁酯)、2,6-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸二甲酯、2,7-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸二甲酯、3,4′-二苯醚二甲酸、3,4′二苯醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯醚二甲酸、4,4′-二苯醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯硫醚二甲酸、3,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯硫醚二甲酸、4,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯砜二甲酸、3,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、4,4′-二苯砜二甲酸、4,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、3,4′-二苯甲酮二甲酸、3,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、4,4′-二苯甲酮二甲酸、4,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、1,4-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸二甲酯、4,4’-亚甲基双(苯甲酸)、4,4’-亚甲基双(苯甲酸甲酯)及其混合物。
110.权利要求88的方法,其中所述支化剂选自:1,2,4-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸三甲酯、1,2,4-苯三甲酸三(2-羟乙酯)、1,2,4-苯三甲酸三(3-羟丙酯)、1,2,4-苯三甲酸三(4-羟丁酯)、1,2,4-苯三甲酸酐、1,3,5-苯三甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸二酐、3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、柠檬酸、四氢呋喃-2,3,4,5-四甲酸、1,3,5-环己烷三甲酸、季戊四醇、丙三醇、2-羟甲基-1,3-丙二醇、2,2-二(羟甲基)丙酸及其混合物。
111.一种制备芳族共聚醚酯的方法,所述方法包括聚合包含以下组分的反应混合物:芳族二羧酸组分、羟基链烷酸组分、单一的第一种二醇、聚(亚烷基醚)二醇、任选的其他二醇、任选的有效量的脱色剂和任选的多官能团支化剂;并让所述二羧酸组分、羟基链烷酸组分、单一的第一种二醇、聚(亚烷基醚)二醇、任选的其他二醇和多官能团支化剂聚合形成包含酸组分和二醇组分的芳族共聚醚酯,其中所述酸组分基本由以下组分组成:
a.占100%摩尔总酸组分的99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分,和
b.占100%摩尔总酸组分的1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分,所述羟基链烷酸组分选自:乳酸、乙醇酸、乳酸甲酯、乙醇酸甲酯、乳酸乙酯、乙醇酸乙酯、乳酸2-羟乙酯、乳酸3-羟丙酯、乳酸4-羟丁酯、乙醇酸2-羟乙酯、乙醇酸3-羟丙酯、乙醇酸4-羟丁酯、丙交酯、3,6-二甲基-1,4-二氧六环-2,5-二酮、乙交酯、聚丙交酯、聚(乙交酯)及其混合物;
其中所述二醇组分包含:
a.98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇,
b.0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇,
c.占100%摩尔总二醇组分的0-5.0%摩尔的一种或多种其他二醇,和
d.0-5.0%摩尔的所述多官能团支化剂。
112.权利要求111的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含99-30%摩尔的芳族二羧酸组分。
113.权利要求111的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含99-50%摩尔的芳族二羧酸组分。
114.权利要求111的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含95-50%摩尔的芳族二羧酸组分。
115.权利要求111的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含1-70%摩尔的羟基链烷酸组分。
116.权利要求111的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含1-50%摩尔的羟基链烷酸组分。
117.权利要求111的方法,其中所述芳族共聚醚酯包含5-50%摩尔的羟基链烷酸组分。
118.权利要求111的方法,其中所述二醇组分包含0-1.0%摩尔的多官能团支化剂。
119.权利要求111的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸选自DL-乳酸和L-乳酸。
120.权利要求111的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸甲酯选自(R)-(+)-乳酸甲酯和(S)-(-)-乳酸甲酯。
121.权利要求111的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸乙酯选自(R)-(+)-乳酸乙酯和(S)-(-)-乳酸乙酯。
122.权利要求111的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸2-羟乙酯选自(R)-(+)-乳酸2-羟乙酯和(S)-(-)-乳酸2-羟乙酯。
123.权利要求111的芳族共聚醚酯,其中所述乳酸3-羟丙酯选自(R)-(+)-乳酸3-羟丙酯和(S)-(-)-乳酸3-羟丙酯。
124.权利要求111的芳族共聚醚酯,其中丙交酯为L-丙交酯。
125.权利要求111的芳族共聚醚酯,其中3,6-二甲基-1,4-二氧六环-2,5-二酮为(3S-顺)-3,6-二甲基-1,4-二氧六环-2,5-二酮。
126.权利要求111的芳族共聚醚酯,其中所述聚丙交酯为聚(DL-丙交酯)。
127.权利要求111的方法,其中所述芳族二羧酸组分选自:对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二(2-羟乙酯)、对苯二甲酸二(3-羟丙酯)、对苯二甲酸二(4-羟丁酯)、间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二(2-羟乙酯)、间苯二甲酸二(3-羟丙酯)、间苯二甲酸二(4-羟丁酯)、2,6-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸二甲酯、2,7-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸二甲酯、3,4′-二苯醚二甲酸、3,4′-二苯醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯醚二甲酸、4,4′-二苯醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯硫醚二甲酸、3,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯硫醚二甲酸、4,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯砜二甲酸、3,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、4,4′-二苯砜二甲酸、4,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、3,4′-二苯甲酮二甲酸、3,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、4,4′-二苯甲酮二甲酸、4,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、1,4-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸二甲酯、4,4’-亚甲基双(苯甲酸)、4,4’-亚甲基双(苯甲酸甲酯)及其混合物。
128.权利要求111的方法,其中所述支化剂选自:1,2,4-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸三甲酯、1,2,4-苯三甲酸三(2-羟乙酯)、1,2,4-苯三甲酸三(3-羟丙酯)、1,2,4-苯三甲酸三(4-羟丁酯)、1,2,4-苯三甲酸酐、1,3,5-苯三甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸二酐、3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、柠檬酸、四氢呋喃-2,3,4,5-四甲酸、1,3,5-环己烷三甲酸、季戊四醇、丙三醇、2-羟甲基-1,3-丙二醇、2,2-二(羟甲基)丙酸及其混合物。

说明书全文

发明领域

本发明涉及包含羟基链烷酸基团的芳族共聚醚酯。所述共聚醚酯可用于形成各种成型制品,其用途也在本发明范围内。

发明背景

聚(羟基链烷酸酯)与芳族二羧酸的共聚酯为本技术领域所知。例如,Gordon等在WO 91/02015中公开了可包含羟基酸的可降解的脂族-芳族共聚酯。Imamura等在US 5,605,981和US 5,616,657中公开了包含98-50%重量丙交酯的某些乳酸共聚酯的制备方法。Warzelhan等在US 5,817,721、US 6,018,004、US 6,303,677和US5,889,135中公开了包含羟基酸组分的脂族-芳族共聚酯。Buchanan等在US 6,342,304中公开了衍生自线形脂族-芳族共聚酯的取向膜,其中所述共聚酯由羟基酸、二羧酸或其衍生物和二醇的成聚酯组合制备。
聚(羟基链烷酸酯)与芳族二羧酸的同时还包含磺酸酯官能团的共聚酯也是已知的。例如Gallagher等在US 5,097,004、US 5,171,308和US 5,219,646,Tietz在US 5,097,005,以及Romesser等在US5,295,985中公开了包含2-40%重量羟基酸组分的某些磺化芳族共聚酯。Warzelhan等在US 6,018,004和US 6,303,677中公开了包含羟基酸的磺化脂族-芳族共聚酯。
如低观测晶体熔化温度玻璃化转变温度所证实,已知的含有羟基链烷酸组分的芳族共聚醚酯的热性质无法满足某些应用。本发明提供了由羟基链烷酸制备的芳族共聚醚酯,相对于已知的由羟基链烷酸制备的芳族共聚醚酯,本发明的芳族共聚醚酯的热性质得到了提高,例如晶体熔点、玻璃化转变温度和热挠曲温度。
发明概述
本发明一方面包括芳族共聚醚酯,所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分和0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。所述芳族共聚醚酯基本由以下组分组成:99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分、1.0-99.0%摩尔的选自乳酸、乙醇酸及其混合物的羟基链烷酸组分、98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇、0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇、0-5.0%摩尔的其他二醇、0-5.0%摩尔的多官能团支化剂以及任选的有效量的脱色剂。所述芳族共聚醚酯组合物可包含填料。在某些实施方案中,所述芳族共聚醚酯可生物降解
本发明另一方面包括制备芳族共聚醚酯的方法,所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分和0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。在一个实施方案中,所述方法包括提供包含以下组分的反应混合物:芳族二羧酸组分、羟基链烷酸组分、单一的第一种二醇、聚(亚烷基醚)二醇、任选的其他二醇、任选的有效量的脱色剂和任选的多官能团支化剂;并让所述二羧酸组分、羟基链烷酸组分、单一的第一种二醇、聚(亚烷基醚)二醇、任选的其他二醇和多官能团支化剂聚合形成包含酸组分和二醇组分的芳族共聚醚酯。所述酸组分基本由以下组分组成:占100%摩尔总酸组分的99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分,和占100%摩尔总酸组分的1.0-99.0%摩尔的选自乳酸、乙醇酸及其混合物的羟基链烷酸组分。所述二醇组分包含:约98.9-约1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇、0.1-30.0%摩尔聚(亚烷基醚)二醇、占100%摩尔总二醇组分的0-约5.0%摩尔的一种或多种其他二醇以及0-约5.0%摩尔的多官能团支化剂。
本发明另一方面包括由芳族共聚醚酯制备的成型制品,所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分和0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。所述芳族共聚醚酯基本由以下组分组成:99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分、1.0-99.0%摩尔的选自乳酸、乙醇酸及其混合物的羟基链烷酸组分、98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇、0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇、0-5.0%摩尔的其他二醇、0-5.0%摩尔的多官能团支化剂以及任选的有效量的脱色剂。所述芳族共聚醚酯组合物可包含填料。在某些实施方案中,所述芳族共聚醚酯可生物降解。由芳族共聚醚酯制备的成型制品相对于由已知的芳族共聚醚酯制备的成型制品热性质得到了增强。成型制品包括薄膜、片材、纤维、熔体喷射容器、模塑件如餐具、发泡件、涂层、基材上的聚合物熔融挤出涂层、基材上的聚合物溶液涂层以及层压材料。
在某些实施方案中,所述芳族共聚醚酯包含填料。如果有填料,优选填料的量为约0.01-约80%重量。所述填充芳族共聚醚酯相对于某些已知的填充共聚醚酯热性质得到了增强。在某些实施方案中,由芳族共聚醚酯制备的成型制品包含填料(例如约0.01-约80%重量填料),其中所述制品包括薄膜、片材、纤维、熔体喷射容器、餐具等模塑件、发泡件、涂层、基材上的聚合物熔融挤出涂层、基材上的聚合物溶液涂层以及层压材料。
本发明另一方面包括包含芳族共聚醚酯的薄膜及其制备方法,其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分和0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。所述芳族共聚醚酯基本由以下组分组成:99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分、1.0-99.0%摩尔的选自乳酸、乙醇酸及其混合物的羟基链烷酸组分、98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇、0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇、0-5.0%摩尔的其他二醇、0-5.0%摩尔的多官能团支化剂以及任选的有效量的脱色剂。所述芳族共聚醚酯可包含填料。
本发明另一个优选的方面包括包含芳族共聚醚酯的取向膜,例如单轴取向膜或双轴取向膜,其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分和0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。所述芳族共聚醚酯基本由以下组分组成:99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分、1.0-99.0%摩尔的选自乳酸、乙醇酸及其混合物的羟基链烷酸组分、98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇、0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇、0-5.0%摩尔的其他二醇、0-5.0%摩尔的多官能团支化剂以及任选的有效量的脱色剂。在某些实施方案中,所述芳族共聚醚酯包含填料。
本发明另一个优选的方面包括层压在基材上包含芳族共聚醚酯的薄膜及其制备方法,其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分和0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。可层压的基材包括例如纸、纸板、无机泡沫、有机泡沫和无机-有机泡沫。所述芳族共聚醚酯基本由以下组分组成:99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分、1.0-99.0%摩尔的选自乳酸、乙醇酸及其混合物的羟基链烷酸组分、98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇、0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇、0-5.0%摩尔的其他二醇、0-5.0%摩尔的多官能团支化剂以及任选的有效量的脱色剂。所述芳族共聚醚酯可包含填料。
本发明另一个优选的方面包括涂覆在基材上包含芳族共聚醚酯的薄膜及其制备方法,其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分和0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。所述基材可包括例如纸、纸板、无机泡沫、有机泡沫和无机-有机泡沫。所述芳族共聚醚酯基本由以下组分组成:99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分、1.0-99.0%摩尔的选自乳酸、乙醇酸及其混合物的羟基链烷酸组分、98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇、0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇、0-5.0%摩尔的其他二醇、0-5.0%摩尔的多官能团支化剂以及任选的有效量的脱色剂。所述芳族共聚醚酯可包含填料。
本发明另一个优选的方面包括由包含芳族共聚醚酯的薄膜制备的用于食品包装最终用途的食品包装,尤其是一次性食品包装最终用途,例如食品包装纸(wrap),其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分和0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。所述芳族共聚醚酯基本由以下组分组成:99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分、1.0-99.0%摩尔的选自乳酸、乙醇酸及其混合物的羟基链烷酸组分、98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇、0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇、0-5.0%摩尔的其他二醇、0-5.0%摩尔的多官能团支化剂以及任选的有效量的脱色剂。所述芳族共聚醚酯可包含填料。
在某些优选的实施方案中,尤其是食品包装,所述薄膜是取向的,例如单轴取向或双轴取向。
本发明另一个优选的方面包括基材上的层压层。所述层压层由芳族共聚醚酯制备并用于食品包装或饮食服务最终用途,其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分和0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。可用的基材包括例如纸、纸板、无机泡沫、有机泡沫和无机-有机泡沫。所述芳族共聚醚酯基本由以下组分组成:99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分、1.0-99.0%摩尔的选自乳酸、乙醇酸及其混合物的羟基链烷酸组分、98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇、0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇、0-5.0%摩尔的其他二醇、0-5.0%摩尔的多官能团支化剂以及任选的有效量的脱色剂。所述芳族共聚醚酯可包含填料。
本发明另一个优选的方面包括基材上的包含芳族共聚醚酯的涂层,其中所述共聚醚酯包含1.0-99.0%摩尔的羟基链烷酸组分和0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。所述涂覆基材可用于食品包装或饮食服务应用。适于涂覆的基材包括例如纸、纸板、无机泡沫、有机泡沫和无机-有机泡沫。所述芳族共聚醚酯基本由以下组分组成:99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分、1.0-99.0%摩尔的选自乳酸、乙醇酸及其混合物的羟基链烷酸组分、98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇、0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇、0-5.0%摩尔的其他二醇、0-5.0%摩尔的多官能团支化剂以及任选的有效量的脱色剂。所述芳族共聚醚酯可包含填料。
发明详述
本发明包括某些芳族共聚醚酯的组合物和成型制品(例如薄膜、涂层和层压层)以及所述芳族共聚醚酯的制备方法,其中所述芳族共聚醚酯包含羟基链烷酸组分。所述芳族共聚醚酯和包含所述芳族共聚醚酯的薄膜和成型制品相对于某些已知的芳族共聚醚酯热性质得到了增强。而且,包含所述芳族共聚醚酯的薄膜、层压材料和涂覆制品相对于由已知芳族共聚醚酯制备的该类制品达到物理性质的最佳平衡,例如韧性、热尺寸稳定性和防潮性。
本发明还包括涂覆基材和层压基材,例如纸、纸板、无机泡沫、有机泡沫和无机-有机泡沫,其中所述涂层或层压层包含含有羟基链烷酸组分的芳族共聚醚酯。具有芳族共聚醚酯涂层或层压层的基材例如可用于食品包装中,尤其是一次性食品包装,例如包装纸、杯子、碗和盘子。
所述芳族共聚醚酯基本由以下组分组成:1)酸组分:99.0-1.0%摩尔的芳族二羧酸组分;1.0-99.0%摩尔的选自乳酸、乙醇酸及其混合物的羟基链烷酸;和2)二醇组分:98.9-1.0%摩尔的选自乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇的单一的第一种二醇;0.1-30.0%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇;0-5.0%摩尔的其他二醇;0-5.0%摩尔的多官能团支化剂以及任选的有效量的脱色剂组分。本文使用的共聚醚酯中酸组分的%摩尔基于共聚醚酯中的总酸组分计算,其中芳族二羧酸组分和羟基链烷酸组分的%摩尔之和为100%摩尔;单一的第一种二醇、聚(亚烷基醚)二醇、其他二醇、任选的多官能团支化剂的%摩尔之和约等于加入到酸组分中的芳族二羧酸组分的%摩尔。
所述芳族二羧酸组分选自未取代和取代的芳族二羧酸、具有8-20原子的芳族二羧酸的低级烷基酯以及芳族二羧酸的双羟烷酯(bisglycolate)。理想的二酸部分的实例包括那些衍生自对苯二甲酸酯、间苯二酸酯、二甲酸酯和联苯甲酸酯的化合物。理想的芳族二羧酸组分的具体实例包括:对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯、2,6-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸二甲酯、2,7-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸二甲酯、3,4′-二苯醚二甲酸、3,4′二苯醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯醚二甲酸、4,4′-二苯醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯硫醚二甲酸、3,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、4,4′-二苯硫醚二甲酸、4,4′-二苯硫醚二甲酸二甲酯、3,4′-二苯砜二甲酸、3,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、4,4′-二苯砜二甲酸、4,4′-二苯砜二甲酸二甲酯、3,4′-二苯甲二甲酸、3,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、4,4′-二苯甲酮二甲酸、4,4′-二苯甲酮二甲酸二甲酯、1,4-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸二甲酯、4,4’-亚甲基双(苯甲酸)、4,4’-亚甲基双(苯甲酸甲酯)、对苯二甲酸二(2-羟乙酯)、间苯二甲酸二(2-羟乙酯)、对苯二甲酸二(3-羟丙酯)、对苯二甲酸二(4-羟丁酯)、间苯二甲酸二(4-羟丁酯)、间苯二甲酸二(3-羟丙酯)及其衍生的混合物。优选芳族二羧酸组分衍生自对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯、2,6-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸二甲酯及其衍生的混合物。基本上可使用任何已知的芳族二羧酸。优选芳族二羧酸组分选自对苯二甲酸、间苯二甲酸及其低级烷基酯,例如对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二甲酯,以及羟烷酯(glycolate),例如对苯二甲酸二(2-羟乙酯)、间苯二甲酸二(2-羟乙酯)、对苯二甲酸二(3-羟丙酯)、对苯二甲酸二(4-羟丁酯)、间苯二甲酸二(4-羟丁酯)、间苯二甲酸二(3-羟丙酯)及其混合物。优选包含羟基链烷酸残基的芳族共聚醚酯包含99-30%摩尔的芳族二羧酸组分。更优选包含羟基链烷酸残基的芳族共聚醚酯包含99-50%摩尔的芳族二羧酸组分。更优选包含羟基链烷酸残基的芳族共聚醚酯包含95-50%摩尔的芳族二羧酸组分。
羟基链烷酸组分选自乳酸、乙醇酸、具有2-10个碳原子的乳酸和乙醇酸的低级烷基酯、乳酸和乙醇酸的羟烷酯(glycolate)、乳酸和乙醇酸的环状二聚物以及乳酸和乙醇酸的低聚物和聚合物。理想的羟基链烷酸组分的具体实例包括乳酸、DL-乳酸、L-乳酸、乙醇酸、乳酸甲酯、(R)-(+)-乳酸甲酯、(S)-(-)-乳酸甲酯、乙醇酸甲酯、乳酸乙酯、(R)-(+)-乳酸乙酯、(S)-(-)-乳酸乙酯、乙醇酸乙酯、乳酸2-羟乙酯、(R)-(+)-乳酸2-羟乙酯、(S)-(-)-乳酸2-羟乙酯、乳酸3-羟丙酯、(R)-(+)-乳酸3-羟丙酯、(S)-(-)-乳酸3-羟丙酯、乳酸4-羟丁酯、乙醇酸2-羟乙酯、乙醇酸3-羟丙酯、乙醇酸4-羟丁酯、丙交酯、3,6-二甲基-1,4-二六环-2,5-二酮、L-丙交酯、(3S-顺)-3,6-二甲基-1,4-二氧六环-2,5-二酮、乙交酯、聚丙交酯、聚(DL-丙交酯)、聚(乙交酯)及其衍生的混合物。基本上可使用本技术领域已知的任何乳酸和乙醇酸的衍生物。优选所述羟基链烷酸组分是生物衍生的。优选芳族共聚醚酯包含1-70%摩尔的羟基链烷酸组分。更优选芳族共聚醚酯包含1-50%摩尔的羟基链烷酸组分。还更优选芳族共聚醚酯包含5-50%摩尔的羟基链烷酸组分。
优选聚(亚烷基醚)二醇的分子量为约500-约4000。有用的聚(亚烷基醚)二醇的具体实例包括聚乙二醇(ethylene glyco1)、聚(1,3-丙二醇)、聚(1,4-丁二醇)、聚四氢呋喃、聚(1,5-戊二醇)、聚(1,6-己二醇)、聚(1,7-庚二醇)、乙二醇-(1,3-丙二醇)-乙二醇嵌段共聚物、4,4′-亚异丙基二苯酚乙氧基化物(双酚A乙氧基化物)、4,4′-(1-苯基亚乙基)二苯酚乙氧基化物(双酚AP乙氧基化物)、4,4′-亚乙基二苯酚乙氧基化物(双酚E乙氧基化物)、二(4-羟基苯基)甲烷乙氧基化物(双酚F乙氧基化物)、4,4′-(1,3-亚苯基二亚异丙基)二苯酚乙氧基化物(双酚M乙氧基化物)、4,4′-(1,4-亚苯基二亚异丙基)二苯酚乙氧基化物(双酚P乙氧基化物)、4,4′-磺酰基二苯酚乙氧基化物(双酚S乙氧基化物)、4,4′-亚环己基二苯酚乙氧基化物(双酚Z乙氧基化物)及其混合物。基本上可使用任何已知的聚(亚烷基醚)二醇。优选芳族共聚醚酯包含0.1-20%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。更优选芳族共聚醚酯包含0.1-15%摩尔的聚(亚烷基醚)二醇。
任选的其他二醇组分即第二种二醇组分可选自具有2-36个碳原子的未取代的、取代的、直链、支链、环脂族、脂族-芳族和芳族二醇。理想的其他二醇的具体实例包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷醇、1,14-十四烷醇、1,16-十六烷醇、二聚二醇、4,8-二(羟甲基)-三环[5.2.1.0/2.6]癸烷、1,4-环己烷二甲醇、异山梨醇、二甘醇、三甘醇及其衍生的混合物。基本上可将任何已知的二醇用作任选的其他二醇。
任选的多官能团支化剂可为具有三个或多于三个羧酸官能团、酯官能团、羟基官能团或其组合的任何物质,即多官能团酸或醇。理想的多官能团支化剂的具体实例包括1,2,4-苯三甲酸(偏苯三酸)、1,2,4-苯三甲酸三甲酯、1,2,4-苯三甲酸三(2-羟乙酯)、1,2,4-苯三甲酸酐(偏苯三酸酐)、1,3,5-苯三甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸(均苯四酸)、1,2,4,5-苯四甲酸二酐(均苯四酸酐)、3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、柠檬酸、四氢呋喃-2,3,4,5-四甲酸、1,3,5-环己烷三甲酸、季戊四醇、丙三醇、2-羟甲基-1,3-丙二醇、2,2-二(羟甲基)丙酸及其混合物。基本上可使用任何包含三个或多于三个羧酸或羟基官能团的多官能团物质(多官能团酸、醇及其混合物)。当在特定的最终用途中需要更高的树脂熔体粘度时,可优选包含多官能团支化剂。这类可能需要更高树脂熔体粘度的最终用途的实例包括熔融挤出涂层、熔融喷出薄膜或容器和泡沫。优选芳族共聚醚酯包含0-1.0%摩尔的多官能团支化剂。
任选的脱色剂可为能有效使所形成聚合物的颜色变浅的任何物质。常用的脱色剂的类型例如有含磷物质、受阻酚类物质(例如抗氧化剂)、含氮物质(尤其是仲胺和叔胺)、受阻胺光稳定剂(HALS)及其混合物。可使用能使芳族共聚醚酯的颜色变浅的任何物质。
含磷物质的具体实例包括磷酸亚磷酸、次磷酸、次磷酸钠、三聚磷酸、聚磷酸、6H-二苯并[c,e]氧杂磷杂环己烯-6-氧化物、次膦酸苯酯、次膦酸苯酯、水合钠盐、亚磷酸二苯酯、焦磷酸钾、十水合焦磷酸钠、磷酸三乙酯、2,2′-亚乙基双(4,6-二-叔丁基苯基)氟亚磷酸酯、3,9-二(2,4-二枯基苯氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷、3,9-二(十八烷氧基)-2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂螺[5.5]十一烷、亚磷酸二异癸酯苯酯、4,4′-亚异丙基双(亚磷酸二异癸酯苯酯)、4,4′-联苯二亚磷酸四(2,4-二-叔丁基苯酯)、亚磷酸三异癸酯、亚磷酸三(2,4-二-叔丁基苯酯)、亚磷酸三(壬基苯酯)、亚磷酸三(十三烷基酯)、二[单乙基(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)膦酸]、2,2’,2″-次氮基三乙基-三[3,3′,5′,5′-四-叔丁基-1,1’-联苯-2,2′-二基]亚磷酸酯、亚磷酸二[2,4-二(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯酯]乙酯、二亚磷酸季戊四醇二(2,4-二-叔丁基苯酯)及其混合物。
受阻酚类物质的具体实例包括1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)苯、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯硫醚、5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯硫醚、2,4-二-叔丁基-6-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)苯酚、2,2′-亚乙基双(4,6-二-叔丁基苯酚)、4,4′-亚异丙基双(2,6-二甲基苯酚)、2,2′-亚甲基双[6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚]、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-双-(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2-(2′-羟基-3′,5′-二-叔戊基苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑、2,2′-亚甲基双(6-叔丁基-4-乙基苯酚)、2,2′-亚甲基双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)、4,4′-亚甲基双(2,6-二-叔丁基苯酚)、3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯、季戊四醇四(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)、四[亚甲基(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷、三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)异氰脲酸酯、三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯、1,3,5-三-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)-s-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)三酮、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、维生素E、2,5,7,8-四甲基-2-(4′,8′,12′-三甲基十三烷基)-6-色原烷醇、α-生育酚、亚乙基双(氧亚乙基)双(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基氢化肉桂酸酯)、六亚甲基双(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)、4-[[4,6-二(辛硫基)-s-三嗪-2-基]基]-2,6-二-叔丁基苯酚、N,N′-1,3-亚丙基双(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)、N,N′-六亚甲基双(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)、硫二亚乙基双(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)、2-甲基-4,6-二[(辛硫基)甲基]苯酚、3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸与1,3,5-三(2-羟乙基)-s-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮的三酯、1,2-双(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰基)肼、单-甲基对苯二酚、单-叔丁基对苯二酚、2,5-二-叔丁基对苯二酚及其混合物。
含氮物质的具体实例包括三辛基胺、三(十二烷基)胺、三异癸基胺、三异辛基胺、三辛基胺、二(氢化油烷基)胺、二(氢化牛油烷基)胺、4-乙酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、N-(1-乙酰基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-2-十二烷基丁二酰亚胺、双[2-[2-(1-甲基乙基)-3-噁唑烷基]乙基]1,6-己烷二基双氨基甲酸酯、N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、4-(二甲基氨基)-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、4-二甲基氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶、2-十二烷基-N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)丁二酰亚胺、2-十二烷基-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁二酰亚胺、六氢-2,6-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1H,4H,5H,8H-2,3a,4a,6,7a,8a-六氮杂环戊[def]芴-4,8-二酮、4-羟基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶甲酸、吩噻嗪、[N,N′-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)1,6-己二胺]-[2,4-二氯-6-吗啉代-1,3,5-三嗪]共聚物、聚(1,2-二氢-2,2,4-三甲基喹啉)、7,7,9,9-四甲基-1,4-二氧杂-8-氮杂螺[4.5]癸烷-2-甲醇、2,2,6,6-四甲基哌啶、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇、聚[[6-[-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-s-三嗪-2,4-二基][2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基]亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]]、N-苯基苯胺与2,4,4-三甲基戊烯的反应产物、丁二酸二甲酯聚合物与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的反应产物、2,2′-(2,5-噻吩二基)双[5-叔丁基苯并噁唑]、癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯)、1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、N,N′-[1,2-乙烷二基双[N-[3-[4,6-双-[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-[N′,N″-二丁基-N′,N″-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)、癸二酸双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酯)及其混合物。
如本领域技术人员所理解,由于用作脱色剂的化合物的化学结构和分子量具有很大的多样性,因此脱色剂的“有效量”可在较宽的范围内变化。优选脱色剂的有效量为聚合物重量的约0.001-5%。更优选脱色剂的有效量为聚合物重量的0.001-1%。更优选脱色剂的有效量为聚合物重量的0.001-0.5%。
可在聚合的任何阶段加入脱色剂。例如脱色剂可与单体同时加入、可在酯化或酯交换过程后加入或在后处理操作的任意阶段加入。优选在聚合物的特性粘度达到约0.50 dL/g之前加入脱色剂。更优选在聚合物的特性粘度达到约0.25 dL/g之前加入脱色剂。如果需要,可在聚合后另行加入脱色剂以降低随后加工过程中的颜色生成,例如制成成型制品或其他成品。
既然脱色剂可在任意聚合温度使颜色变浅,因此在某些应用中使用脱色剂可能具有优势,在该类应用中所述脱色剂使得可使用较高的聚合温度而不引起聚合物褪色的过度增加。如本领域技术人员所理解,聚合速率一般随着聚合温度升高而增加,从而使得聚合过程更快更经济。
一般不直接测定聚合物的分子量。而是用聚合物溶液的特性粘度或熔体粘度来表征分子量。为比较一类聚合物中的样品,例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚(对苯二甲酸丁二醇酯)等,可用特性粘度来表征分子量,因此本文用特性粘度表征分子量。为提供所需的物理性质,优选芳族共聚醚酯的特性粘度(IV)至少为0.15,在室温下以0.5%(重量/体积)的共聚酯溶液测得,其中所述溶液的溶剂体系为50∶50(重量)的三氟乙酸∶二氯甲烷。更理想地,芳族共聚醚酯的(IV)至少为0.35 dL/g。然而,许多其他应用需要更高的特性粘度,例如薄膜、瓶子、片材和成型树脂。可调节聚合条件以获得所需的高达至少约0.5和理想的高于0.65 dL/g的特性粘度。可使用本领域技术人员已知的方法进一步加工处理所述共聚醚酯得到0.7、0.8、0.9、1.0、1.5或2.0 dL/g和甚至更高的特性粘度。
芳族共聚醚酯可通过任意传统缩聚方法制备。基于所使用的制备方法,尤其是所得聚合物中的二醇和羟基链烷酸组分含量,产物组成可一定程度变化。优选使用熔融聚合法制备所述芳族共聚醚酯。在熔融聚合过程中,在存在催化剂和足够高的温度下将芳族二羧酸组分(酸、酯、羟烷酯(glycolate)、聚合物或其混合物形式)、羟基链烷酸组分(酸、酯、羟烷酯(glycolate)、环状二聚体、聚合物或其混合物形式)、聚(亚烷基醚)二醇、第一种二醇、其他二醇、任选的多官能团支化剂和任选的脱色剂混合,使单体结合形成酯和二酯,进而形成低聚物,并最后形成聚合物。聚合产物在聚合过程的最后阶段为熔融产物。一般而言,第一种二醇和其他二醇是挥发性的,随着聚合的进行,过量的第一种二醇和其他二醇从反应器中蒸馏出来。当使用聚合物组分时,可将其加热至足够高的温度以熔融所述聚合物组分。可使用另外的催化剂,或者可使用掺入一种或多种聚合物组分中的催化剂残基进行聚合。当共聚醚酯合成所使用的所有组分均为聚合物时,该聚合过程一般称为酯交换。该方法为本领域技术人员所已知。
熔融法的条件,尤其是所使用的单体的量,取决于所需的聚合物组成。适当选定第一种二醇、其他二醇、芳族二羧酸组分、羟基链烷酸组分、聚(亚烷基醚)二醇和支化剂的量以使聚合产物包含所需量的各种单体单元,理想的是分别衍生自二醇和二酸组分的单体单元为等摩尔量。由于某些单体的挥发性,尤其是某些羟基链烷酸组分、其他二醇和二醇组分的挥发性,同时还取决于反应器是否密封(即加压)、聚合温度的斜率和聚合物合成中使用的蒸馏塔的效率等变量,在聚合反应开始时可能或可使用过量的某些单体,并在反应进行过程中通过蒸馏去除。对于羟基链烷酸组分、第一种二醇和其他二醇尤其如此。
可由熟练专业人员确定待加入反应器的单体的量,但一般在以下范围内。通常理想的是加入过量的二酸、羟基链烷酸、第一种二醇和其他二醇,过量的二酸、羟基链烷酸、二醇和其他二醇可在聚合反应进行的同时通过蒸馏或其他蒸发方法去除。理想的是加入比聚合物所需量多10-100%的乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇。更优选加入比聚合物所需量多20-70%的二醇组分。理想的是加入比聚合物所需量多0-100%的其他二醇,优选的量取决于其他二醇的挥发性。
各单体给出的数值范围取决于聚合过程中单体损失的变化,而所述单体的损失又取决于蒸馏塔和其他种类回收和循环体系的效率,因此该范围仅仅是个近似值。
在聚合过程中,将单体混合,并在与催化剂或催化剂混合物混合的同时逐渐升温至150℃-约300℃,理想地为180℃-275℃。反应条件和使用催化剂的性质及用量决于所述酸是以真正的酸、还是以酯或以聚合物聚合。催化剂可在最初就与反应物混合,和/或加热时分一次或多次加入到混合物中。可随着反应的进行调节所使用的催化剂。继续加热至足够高的温度,同时继续搅拌足够长的时间,一般随着过量反应物的蒸馏去除,得到分子量足够高的熔融聚合物,该聚合物适于制备加工制品。
可使用的催化剂包括Li、Ca、Mg、Mn、Zn、Pb、Sb、Sn、Ge和Ti的盐(例如乙酸盐)及氧化物,包括二醇加合物和烷氧基。合适的催化剂或其组合或催化剂的顺序可由熟练专业人员选定。优选的催化剂和优选的反应条件依据以下不同情况而有所差别:例如,二酸单体是以游离二酸,还是以二甲酯或是以聚合物形式聚合,羟基链烷酸单体是以游离酸,还是以酯、环状二聚体或是以聚合物形式聚合,以及二醇组分的组成。基本上可使用已知的任意催化剂体系。
或者,可用衍生自芳族二羧酸和羟基链烷酸组分的低聚物或聚合物取代芳族二羧酸和羟基链烷酸组分。例如,可用聚丙交酯取代乳酸。
作为另一种选择,可将包含羟基链烷酸残基的聚合物混合以形成包含羟基链烷酸组分的芳族共聚醚酯。尽管本发明不受任何特定的机理或理论所束缚,但通常当两种聚合物熔融混合在一起时,所述两种聚合物酯交换形成具有加入的各种最初聚合物的长嵌段的最初形式的共聚物。然后所得嵌段共聚物进一步酯交换形成具有所述构成聚合物短嵌段的嵌段聚合物。所述嵌段共聚物可进一步酯交换形成无规共聚物。可在任意时刻停止熔融混合以形成具有用作原料的构成聚合物的长嵌段的含链烷酸残基的嵌段芳族共聚醚酯、具有用作原料的构成聚合物的短嵌段的含链烷酸残基的嵌段芳族共聚醚酯、没有用作原料的构成聚合物的嵌段的含链烷酸残基的无规芳族共聚醚酯或者含所需羟基链烷酸残基的任意芳族共聚醚酯。当使用聚合物制备包含羟基链烷酸残基的芳族共聚醚酯时,如果需要可加入催化剂。
可对聚合物的单体组成进行选择以满足特定用途和达到特定性质。本领域技术人员应当理解,物体的热性质与组成以及用于制备聚合物的各种组分的量有关。通常通过熔融缩合法制备的聚合物的特性粘度足以满足多种用途。可使用固态聚合以达到更高的特性粘度(分子量)。
通过熔融聚合制备的产物在挤出、冷却和造粒后可基本为非晶体。可通过如下方法将非晶体材料制成半晶体:将其在高于玻璃化转变温度的温度下加热较长时间。这会诱导结晶,使得可进一步加热所述产物至更高的温度以提高分子量。
在固态聚合前,可通过用对聚酯溶解性相对较差的溶剂处理使所述聚合物结晶,其中所述溶剂能诱导结晶。该溶剂通过降低玻璃化转变温度(Tg)使其结晶。溶剂诱导的聚酯结晶是已知的,并为US5,164,478和US 3,684,766所公开。可通过以下方法进行半晶体聚合物的固态聚合:将粒状的或粉状的聚合物置于高温的(但低于聚合物的熔融温度)惰性气流中(通常为氮气)或例如1托的真空中较长时间。
包含羟基链烷酸残基的芳族共聚醚酯还可包含本技术领域常规的添加剂。优选所述添加剂无毒、可生物降解和生物有益的。该类添加剂可包括热稳定剂,例如酚类抗氧化剂;辅助热稳定剂,例如硫醚和亚磷酸酯;UV吸收剂,例如二苯甲酮衍生物和苯并三唑衍生物;UV稳定剂,例如受阻胺光稳定剂(HALS)。其他可使用的添加剂包括增塑剂、加工助剂、助流添加剂、润滑剂、颜料、阻燃剂、冲击改性剂、提高结晶度的成核剂、防粘连剂(例如二氧化)、缓冲液(例如醋酸钠、醋酸钾和氢氧化四甲基铵)(例如US 3,779,993、US4,340,519、US 5,171,308、US 5,171,309和US 5,219,646和本文引用的文献所公开)。增塑剂的具体实例包括豆油;环氧化的豆油;玉米油;蓖麻油;亚麻子油;环氧化的亚麻子油;矿物油;磷酸烷基酯;20;40;60;80;85;失水山梨糖醇单月桂酸酯;失水山梨糖醇单油酸酯;失水山梨糖醇单棕榈酸酯;失水山梨糖醇三油酸酯;失水山梨糖醇单硬脂酸酯;柠檬酸酯,例如柠檬酸三甲酯、柠檬酸三乙酯(2,由Morflex,Inc.Greensboro,NC制备)、柠檬酸三丁酯(4,由Morflex,Inc.,Greensboro,NC制备)、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三正丁酯(A-4,由Morflex,Inc.,Greensboro,NC制备)、乙酰柠檬酸三乙酯(A-2,由Morflex,Inc.,Greensboro,NC制备)、乙酰柠檬酸三正己酯(A-6,由Morflex,Inc.,Greensboro,NC制备)和丁酰柠檬酸三正己酯(B-6,由Morflex,Inc.,Greensboro,NC制备);酒石酸酯,例如酒石酸二甲酯、酒石酸二乙酯、酒石酸二丁酯和酒石酸二辛酯;聚乙二醇;聚乙二醇的衍生物;石蜡;单酰基碳水化合物,例如6-O-硬脂酰葡糖吡喃糖苷(sterylglucopyranoside);单硬脂酸甘油酯;600(浓单硬脂酸甘油酯);(浓单硬脂酸甘油酯,至少含90%由氢化豆油制备的蒸馏单酸甘油酯,主要由硬脂酸酯组成);(蒸馏的乙酰化的改性脂肪单酸甘油酯);507(48.5-51.5%乙酰化);707(66.5-69.5%乙酰化);908(最少96%乙酰化);(浓单硬脂酸甘油酯);N,N-亚乙基双硬脂酰胺;N,N-亚乙基双油酰胺;己二酸二辛酯;己二酸二异丁酯;二乙二醇二苯甲酸酯;二丙二醇二苯甲酸酯;聚合物增塑剂,例如聚(己二酸1,6-己二醇酯)、聚(己二酸乙二醇酯)、及其他相容的低分子量聚合物;及其混合物,可加入所述增塑剂以改善加工、机械性能,或降低本发明薄膜、涂层和层压层的嘎嘎声或沙沙声。优选所述增塑剂无毒、可生物降解和/或衍生自生物。基本可使用任意已知的添加剂。
在某些实施方案中,可用无机、有机和粘土填料填充共聚醚酯,例如木屑、石膏、滑石、母、炭黑、硅灰石、蒙脱石矿物、白垩、硅藻土、沙、砂砾、碎石、矾土、石灰石、砂岩、气凝胶、干凝胶、微球、多孔陶瓷球、二水合石膏、酸钙、碳酸镁、陶瓷材料、火山灰材料、锆化合物、硬硅钙石(晶体硅酸钙凝胶)、珍珠岩、蛭石、水合或无水水硬水泥颗粒、浮石、珍珠岩、沸石、高岭土、粘土填料(包括天然和合成粘土以及处理的和未处理的粘土,例如有机粘土和用硅烷和硬脂酸进行表面处理以增强与共聚酯基质粘合的粘土)、绿土粘土、硅酸镁铝、膨润土粘土、锂蒙脱石粘土、氧化硅、对苯二甲酸钙、氧化铝、二氧化钛、氧化、磷酸钙、硫酸钡、碳酸钠、硫酸镁、硫酸铝、碳酸镁、碳酸钡、氧化钙、氧化镁、氢氧化铝、硫酸钙、硫酸钡、氟化锂、聚合物颗粒、金属粉末、纸浆粉、纤维素淀粉、化学改性淀粉、热塑性淀粉、木素粉末、小麦、甲壳质、壳聚糖、蛋白、谷朊、坚果壳粉、木屑、玉米芯粉、碳酸钙、氢氧化钙、玻璃珠、中空的玻璃珠、海凝胶、软木、种子、明胶、木屑、锯末、琼脂基材料、增强剂(例如玻璃纤维、天然纤维(例如剑麻、大麻、花、羊毛、木材、亚麻、尼拉麻、剑麻、苎麻、甘蔗渣)、纤维素纤维、碳纤维石墨纤维、二氧化硅纤维、陶瓷纤维、金属纤维、不锈纤维和再生纸纤维(例如来自再制浆操作))。填料可提高薄膜、涂层或层压层的Young′s模量、抗死褶性和刚性,降低成本,同时还可 降低薄膜、涂层或层压层在加工或使用过程中的粘连或自粘趋势。如例如Miyazaki等在US 4,578,296所公开,使用填料还有助于制备具有纸的某些性质(例如纹理和手感)的塑料制品。可在聚合过程前、聚合过程中的任意阶段或后聚合过程中加入添加剂、填料或混合材料。基本可使用已知的任意填料。
粘土填料包括天然和合成粘土以及未处理的和处理的粘土,例如有机粘土和用硅烷或硬脂酸进行表面处理以增强与共聚酯基质粘合的粘土。某些粘土用有机物质(例如表面活性剂)处理以使其亲有机物质。具体可用的粘土材料例如有高岭土、绿土粘土、硅酸镁铝、膨润土粘土、蒙脱石粘土、锂蒙脱石粘土及其混合物。可用的粘土填料的具体市售实例包括Gelwhite MAS 100,Southern Clay Company的商品,为白绿土粘土(硅酸镁铝);Claytone 2000,Southern ClayCompany的商品,为亲有机物质的绿土粘土;Gelwhite L,Southern ClayCompany的商品,为来自白膨润土粘土的蒙脱石粘土;Cloisite 30 B,Southern Clay Company的商品,为亲有机物质的含有二(2-羟乙基)甲基牛油氯化季铵盐的天然蒙脱石粘土;Cloisite Na,Southern ClayCompany的商品,为天然蒙脱石粘土;Garamite 1958,Southern ClayCompany的商品,为矿物的混合物;Laponite RDS,Southern ClayCompany的商品,为含有无机多磷酸酯塑解剂的合成的层状硅酸盐;Laponite RD,Southem Clay Company的商品,为合成的胶质粘土;Nanomers,Nanocor Company的商品,为用增容剂处理过的蒙脱石矿物;Nanomer 1.24TL,Nanocor Company的商品,为用氨基酸表面处理过的蒙脱石矿物;“P系列”Nanomers,Nanocor Company的商品,为表面改性的蒙脱石矿物;聚合物级(PG)蒙脱石PGW,NanocorCompany的商品,为高纯铝硅酸盐矿物,有时称为页硅酸盐;聚合物级(PG)蒙脱石PGA,Nanocor Company的商品,为高纯铝硅酸盐矿物,有时称为页硅酸盐;聚合物级(PG)蒙脱石PGV,NanocorCompany的商品,为高纯铝硅酸盐矿物,有时称为页硅酸盐;聚合级(PG)蒙脱石PGN,Nanocor Company的商品,为高纯铝硅酸盐矿物,有时称为页硅酸盐;及其混合物。基本可使用已知的任意粘土填料。
本发明的某些粘土填料可剥落并形成纳米复合材料。对于层状硅酸盐粘土尤其如此,例如绿土粘土、硅酸镁铝、膨润土粘土、蒙脱石粘土和锂蒙脱石粘土。如上所述,这类粘土可以是天然或合成的,处理过的或未处理的。填充在共聚酯中的粘土的粒径可在较宽范围内变动。
用于共聚醚酯的填料的粒径可在较宽范围内变动。如本领域技术人员所理解,可基于填充的共聚酯组合物的期望的用途对填料的粒径进行调整。一般优选填料的平均直径小于约40微米。更优选填料的平均直径小于约20微米。填料的粒径可高达40目(美国标准)或者更大。也可有利地使用不同粒径填料的混合物。例如,具有约5微米和约0.7微米平均粒径的碳酸钙填料混合物可使填料在共聚酯基质中的空间填充更好。使用两种或多于两种填料粒径使颗粒压实得到提高。选择两种或多于两种填料的粒径,其目的在于使大颗粒间的空间基本上为选定的小颗粒填料所占据,从而实现颗粒压实。一般而言,任何时候只要将任何给定的一组颗粒与粒径比第一组颗粒大至少约两倍或小至少约两倍的另一组颗粒混合,颗粒压实都会增加。只要给定一组颗粒的粒径是另一组颗粒的约3-10倍,双颗粒体系的颗粒压实密度就会最大化。类似地,三种或多于三种不同的颗粒可用于进一步提高颗粒压实密度。最优的颗粒压实密度取决于许多因素,例如热塑性相和固体填料相中各种组分的类型和含量、所使用的成膜、涂覆或层压过程以及待制造产品所需的机械、热和其他性能。Andersen等在US 5,527,387中公开了颗粒压实方法。包含不同粒径填料混合物的填料浓缩物可从Shulman Company购得,其商品名为
可在聚合物聚合的任意阶段或在聚合完成后将填料加入聚合物中。例如,可在聚合过程开始时将填料与共聚酯单体一起加入。对于例如二氧化硅和二氧化钛填料,优选与共聚酯单体一起加入以使填料在聚酯基质中充分分散。或者,可在聚合的中间阶段加入填料,例如预缩合物流入聚合容器时。作为另一种选择,可在共聚醚酯离开聚合器后加入填料。例如,可将芳族共聚醚酯熔融加至任何充分混合设备,例如静态混合器或单螺杆或双螺杆挤出机,并与填料混合。
作为制备填充芳族共聚醚酯的另一种方法,可在随后的后聚合过程中将芳族共聚醚酯与填料混合。通常该过程包括熔融共聚酯与填料的充分混合。所述充分混合可通过例如静态混合器、Brabender混合器、单螺杆挤出机双螺杆挤出机完成。一般将共聚醚酯干燥,然后可将干燥的共聚醚酯与填料混合。或者,可通过两个不同的进料器一起加入共聚醚酯和填料。在挤出过程中,可将共聚醚酯和填料加到挤出机的后供料区中。最好将共聚酯和填料加到挤出机的两个不同部位。例如,可将共聚酯加到挤出机的后供料区,而将填料加到挤出机前部靠近模头板的位置(“侧加料”)。设置挤出机的温度分布以使共聚酯在加工条件下熔融。当螺杆混合熔融芳族共聚醚酯和填料时,螺杆的设计可为树脂提供应并继而提供热量。例如,Dohrer等在US 6,359,050中公开了这种熔融混合填料的方法。或者,如下所述,可在形成薄膜或涂层的过程中将填料与共聚醚酯混合。
可将芳族共聚醚酯与其他聚合物材料共混,所述材料可以是可生物降解的或不可生物降解的,天然的、天然改性的和/或合成的。
可共混的可生物降解材料的实例包括聚(羟基链烷酸酯)、聚碳酸酯、聚(己内酯)、脂族聚酯、脂族-芳族共聚酯、脂族-芳族共聚醚酯、脂族-芳族共聚酰胺酯、磺化脂族-芳族共聚酯、磺化脂族-芳族共聚醚酯、磺化脂族-芳族共聚酰胺酯、其共聚物及其混合物。其具体实例包括DuPont Company的磺化脂族-芳族共聚酯、EastmanChemical Company的Eastar脂族-芳族共聚酯、BASF Corporation的脂族-芳族共聚酯、(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)-(己二酸1,4-丁二醇酯)共聚物(50/50,摩尔)、Ire Chemical Company的聚酯、聚(丁二酸1,4-丁二醇酯)、Showa High Polymer Company的聚酯、聚(丁二酸乙二醇酯)、(己二酸1,4-丁二醇酯)-(丁二酸1,4-丁二醇酯)共聚物、聚(己二酸1,4-丁二醇酯)、聚(酰胺酯)、BayerCompany的聚(酰胺酯)、聚(碳酸亚乙酯)、聚(羟基丁酸酯)、聚(羟基戊酸酯)、羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物、Monsanto Company的聚(羟基链烷酸酯)、丙交酯-乙交酯-己内酯共聚物、UnionCarbide Company的聚(己内酯)、Cargill Dow Company的聚丙交酯、其共聚物及其混合物。基本上任何可生物降解材料均可与芳族共聚醚酯共混。
可共混的不可生物降解的聚合物材料的实例包括聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线形低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、聚烯、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸甲酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物的金属盐、聚((甲基)丙烯酸酯)(例如聚(甲基丙烯酸甲酯),聚(甲基丙烯酸乙酯))、乙烯-一氧化碳共聚物、聚(醋酸乙烯酯)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚(乙烯醇)、乙烯-乙烯醇共聚物、聚丙烯、聚丁烯、聚酯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,3-丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)、PETG、乙烯-(对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯)共聚物、聚(氯乙烯)、PVDC、聚(偏二氯乙烯)、聚苯乙烯、间同立构的聚苯乙烯、聚(4-羟基苯乙烯)、线形树脂、聚(甲酚)、聚酰胺、尼龙、尼龙6、尼龙46、尼龙66、尼龙612、聚碳酸酯、聚(双酚A碳酸酯)、聚硫化物、聚苯硫醚、聚醚、聚(2,6-二甲基苯醚、聚砜、其共聚物及其混合物。
可共混的天然聚合物材料的实例包括淀粉、淀粉衍生物、改性淀粉、热塑性淀粉、阳离子淀粉、阴离子淀粉、淀粉酯(例如淀粉乙酸酯)、淀粉羟乙基醚、烷基淀粉、糊精、胺淀粉、磷酸酯淀粉、双醛淀粉、纤维素、纤维素衍生物、改性纤维素、纤维素酯(例如纤维素乙酸酯、纤维素二乙酸酯、纤维素丙酸酯、纤维素丁酸酯、纤维素戊酸酯、纤维素三乙酸酯、纤维素三丙酸酯、纤维素三丁酸酯)、纤维素混合酯(例如纤维素乙酸酯丙酸酯和纤维素乙酸酯丁酸酯)、纤维素醚(例如甲基羟乙基纤维素、羟甲基乙基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素和羟乙基丙基纤维素)、多糖、海藻酸、海藻酸酯、藻胶、琼脂、阿拉伯胶、瓜豆胶、金合欢服、角叉菜胶、红藻胶、达瓦树胶、蚤草胶(psyllium gum)、温柏胶、罗望子胶、刺槐豆胶、刺梧桐树胶、黄原胶、黄蓍胶、蛋白质、(衍生自玉米的醇溶蛋白)、骨胶原(提取自动物结缔组织和骨骼)及其衍生物(例如明胶和胶)、酪蛋白(牛奶的基本蛋白)、向日葵蛋白、卵蛋白、大豆蛋白、植物明胶、谷朊及其混合物。热塑性淀粉可依据例如US 5,362,777公开的方法制备。基本上已知的任何聚合物材料均可与芳族共聚醚酯共混。
待与共聚醚酯共混的聚合物材料可在聚合物聚合的任意阶段或聚合完成后加入到共聚醚酯中。例如,可在聚合过程开始时将聚合物材料与共聚醚酯单体一起加入。或者,可在聚合的中间阶段加入聚合物材料,例如预缩合物流入聚合容器时。作为另一种选择,可在共聚酯离开聚合器后加入聚合物材料。例如,可将共聚醚酯和聚合物材料熔融加至任何充分混合设备,例如静态混合器或单螺杆或双螺杆挤出机,并混合。
作为制备共混物的另一种方法,可在随后的后聚合过程中将共聚醚酯与聚合物材料混合。通常该过程包括熔融共聚醚酯与聚合物材料的充分混合。所述充分混合可通过上文添加填料的方法实现。
芳族共聚醚酯可用于制备各种成型制品。与某些由已知的共聚醚酯制备的成型制品相比,由包含羟基链烷酸组分的芳族共聚醚酯制备的成型制品的热性质得到了增强。成型制品包括薄膜、片材、纤维、熔体喷射容器、模塑件如餐具、发泡件、涂层、基材上的聚合物熔融挤出涂层、基材上的聚合物溶液涂层以及层压材料。本文公开的芳族共聚醚酯基本上可用于任何已知的成型制品的制备方法。
在某些实施方案中,本发明提供了包含芳族共聚醚酯的薄膜,制备所述薄膜的方法及其衍生的制品。聚合物薄膜具有多种用途,例如在包装中,尤其是食品包装、粘合剂胶带、绝缘体、电容、照相显影、x-射线显影,以及例如用作层压材料。对于某些用途,薄膜的耐热性很重要。因此,要求更高的熔点、玻璃化转变温度和结晶度以提供更好的耐热性、更稳定的电学性能和较快的生物降解速率。另外,对于某些应用,要求薄膜具有良好的阻隔性能,包括例如具有防潮性、对氧的阻渗性和/或对一氧化碳的阻渗性。对于某些应用,还可要求薄膜提供抗油性、拉伸强度和/或较高的断裂伸长。
可使用包含芳族共聚醚酯的薄膜的应用实例包括食品包装、标签、电介质绝缘和防潮层。对于某些应用,优选对共聚醚酯的单体组成进行选择以得到适于形成薄膜的部分结晶聚合物,其中所述结晶度提供强度和弹性。刚制备的共聚醚酯在结构上一般为半晶体。如在制备薄膜中所发生那样,结晶度随着再加热和/或拉伸聚合物而提高。
可通过本领域技术人员所知的任意方法由聚合物制备包含共聚醚酯的薄膜。例如,可通过US 4,372,311公开的浸涂、US 4,427,614公开的压塑、US 4,880,592公开的熔融挤出、US 5,525,281公开的熔体喷射或其他已知方法形成薄膜。薄膜和片材间的差别是厚度,但就什么情况下薄膜变为片材并没有现成工业标准。本发明薄膜的厚度为0.25mm(10密耳)或更薄,优选为约0.025 mm-0.15mm(1密耳-6密耳)。然而,可形成厚达约0.50mm(20密耳)厚度的较厚薄膜。
优选通过溶液流延或挤出形成包含共聚醚酯的薄膜。特别优选挤出形成“无端”产品,例如连续长度的薄膜和片材。在挤出中,将聚合物材料(不管是熔融聚合物还是塑料粒料或颗粒)流化和均质化。如上所述,如果需要可加入添加剂,例如热或UV稳定剂、增塑剂、填料和/或可共混的聚合物材料。然后迫使包含任意添加剂的聚合物材料通过适合形状的模头以得到所需的横截面形状的薄膜。通过活塞柱塞(柱塞挤出),或通过在圆筒内工作的转动螺杆(螺杆挤出)施加挤压力,材料在圆筒内被加热和塑化,并通过模头以连续流的形式从该圆筒挤出。可使用单螺杆、双螺杆和多螺杆挤出机。使用各种模头以制备不同产品,例如吹塑薄膜(通过用于吹胀挤出的喷头形成)、片材和带材(缝隙模头)以及中空和实心型材(环状模头)。可制备各种宽度和厚度的薄膜。挤出后,将聚合物薄膜卷绕在辊上、冷却并通过能防止薄膜随后变形的合适设备取下。
在已知的方法中,可通过向骤冷辊上挤出聚合物薄层,然后通过张紧辊进一步将其拉伸至所需尺寸来制备薄膜。在挤出流延过程中,将熔融聚合物通过缝隙模头(T形或“衣架”模头)从挤出机传送。模头可宽达10英尺,并一般在最后的成型段上有厚壁段以将由内压造成的模唇变形减至最小。模口可在较宽范围变动,但一般为0.015英寸-0.030英寸。刚形成的流延薄膜可被牵伸并明显变薄,取决于卷绕薄膜的辊速。然后在低于晶体熔点或玻璃化转变温度的温度冷却使薄膜硬化,所述冷却可通过将薄膜通过水浴或内置水冷的两个或多于两个铬骤冷辊实现。然后将流延薄膜传送通过夹辊和修整边缘的纵切机,接着将其卷绕起来。在铸膜过程中,尤其是在高拉伸条件和卷绕速度下,可变动条件以使在纵向(薄膜通过设备的移动方向)的取向相对较高而横向取向较低。或者,改变条件以使取向最小化,从而得到在纵向和横向物理性质基本相同的薄膜。优选成品薄膜为0.25mm厚或更薄。
通常较流延薄膜更强、更韧、并且制备更迅速的吹塑膜通过挤出膜管制备。在制备吹塑薄膜中,熔融聚合物的熔体流一般从挤出机向上折转并通过环形模头。熔体绕模芯流动并以膜管形式通过环状模头的开口出来。当所述膜管离开模头时,通过模头芯轴用空气引入内压,所述内压使膜管吹胀至模头直径的约1.5-约2.5倍并同时拉伸薄膜,使其厚度变小。包含在膜管中的空气不能逸出为膜泡一端为模头密封另一端为夹辊(或夹送辊)密封。理想的是空气压力保持均一以确保薄膜膜泡厚度的均一。可通过将空气引到薄膜上对所述管状薄膜进行内冷和/或外冷。吹塑薄膜法中的更快的骤冷可通过将膨胀薄膜通过位于膜管内的冷却模芯实现。例如,Bunga等在加拿大专利893,216中公开了一种使用冷却模芯的该类方法。如果用于制备吹塑薄膜的聚合物为半晶体,当膜管冷却至低于聚合物软化点的温度时其会变浑浊。拉伸挤出物不是必须的,但优选拉伸比为2-40。所述拉伸比为模头间隙与冷却薄膜厚度和吹胀比的乘积之比。可通过夹送辊的张力引起拉伸。吹胀比为冷却膜泡直径与环状模头直径的比率。吹胀比可高达4-5,但更普遍为2.5。拉伸引起膜内分子纵向取向(即挤出物的流动方向),而吹胀比引起膜内分子沿横向或环向取向。骤冷后的膜管通过导向装置向上移动进入将其压平的夹送辊组。然后沿一侧切开所得管套,从而制得比可通过流延薄膜法方便制备的薄膜更宽的薄膜。可进一步对切膜进行在线折边和表面处理。或者,可利用更复杂的方法制备吹塑薄膜,例如双膜泡法、带状膜泡法(tape bubble process)或夹气膜泡法(trapped bubble process)。所述双膜泡法是这么一种方法:首先骤冷聚合物膜管,然后再加热到高于聚酯的玻璃化转变温度(Tg)但低于晶体熔化温度(Tm)(如果聚酯是晶体)的温度下被吹胀而取向。例如,Pahkle在US 3,456,044中公开了双膜泡法。
制备吹塑薄膜的优选和最优条件由许多因素决定,例如聚合物的化学组成、添加剂(例如所使用的增塑剂)的量和性质以及聚合物的热性质。然而,吹塑薄膜法具有一定的优势,例如通过改变膜泡中空气的体积和螺杆的速度能相对比较容易地改变薄膜的宽度和口径、消除末端效应以及能使由此制备的薄膜双轴取向。一般而言,吹塑薄膜法所得薄膜的厚度通常为约0.004-0.008英寸,并且该切开后的平面薄膜的宽度可达24英尺或者更大。
为制造大量薄膜,可使用片材压延机,该机器包含许多可加热的并排的圆柱辊,这些辊反方向转动,展开聚合物并将其拉伸至所需厚度。将粗制薄膜送入压延机的间隙中,并由最终辊压平该薄膜。如果要求薄膜具有压花表面,可在最终辊浮雕图案。或者,可将薄膜再加热,然后通过压花机。压延机之后是一个或多个冷却滚筒。将所述成品薄膜卷绕在卷筒上。
挤出薄膜也可用作其他产品的原料。例如,可将所述薄膜剪切成小片以用作其他加工方法(如注塑)的进料。在另一个实施例中,可如下所述将所述薄膜层压至基材上。在另一个实施例中,所述薄膜可利用已知方法金属化。在吹塑薄膜操作中制备的膜管可通过例如热封法制成塑料袋。
挤出法可与各种后挤出操作结合以扩大通用性。这类后挤出操作包括将圆形改变为椭圆形、将薄膜吹胀至不同尺寸、机械加工冲压以及双轴拉伸。
也可通过溶液流延制备薄膜,相对于熔融挤出制备的薄膜,该方法制得的薄膜更均匀一致。溶液流延包括将聚合物颗粒、粉末等与任意所需的配料(formulant)(例如增塑剂或着色剂)溶解在合适的溶剂中。将所得溶液过滤去除污物或大颗粒后,从缝隙模头流延至移动的带上(优选不锈钢带),干燥并在其上冷却薄膜。挤出物的厚度一般是成品薄膜的5-10倍。然后可按与挤出薄膜类似的方法制成所述薄膜。合适的加工参数可由本领域技术人员基于聚合物的组成和所使用的制备薄膜的方法确定。溶液流延薄膜可采用上文挤出流延薄膜的相同加工过程。
多层膜,例如双层、三层和多层膜结构,可由共聚醚酯制备。多层膜的一个优势在于其可使所述薄膜具有特殊性质以适于要求苛刻的用途,为满足这类需求,在外层使用成本更高的组分。多层膜可通过共挤出、吹塑薄膜、浸涂、溶液涂布、刮涂、搅涂、气刀涂覆、印刷、Dahlgren、凹板印刷、粉末涂覆、喷涂或其他已知方法形成。多层膜一般通过挤出流延法制备。在一个示例性的方法中,树脂材料均匀受热熔融,将熔融材料传送至将熔融材料组合的共挤出接头以形成多层共挤出结构。将多层结构传送通过朝预定间隙开口的挤出模头,所述间隙一般为约0.05英寸(0.13cm)-0.012英寸(0.03cm)。然后通过温度一般保持在约15℃-55℃(60-130°F)的主骤冷辊或压延辊拉伸所述材料至所需规格的厚度。拉伸比一般为约5∶1-约40∶1。所述膜层可用作隔离层、粘合层、防粘连层或用于其他目的。另外如US 4,842,741和US 6,309,736所公开,在某些示例性的实施方案中,可填充内层,而不填充外层。制备方法是已知的并在例如US 3,748,962、US 4,522,203、US 4,734,324、US 5,261,899和US6,309,736中得到了公开。El-Afandi等在US 5,849,374、US 5,849,401和US 6,312,823公开了可堆肥的具有核心聚丙交酯层和由例如脂族聚酯组成的粘连降低内层和外层的多层膜。
多层膜中的一层或多层可包含芳族共聚醚酯和/或其他可生物降解的或不可生物降解的、天然的、天然改性的和/或合成的聚合物材料。
适于用作附加层的可生物降解材料、不可生物降解材料和天然聚合物材料的实例包括那些上文公开的用于与芳族共聚醚酯制备共合物的材料。基本上任何已知的聚合物材料可与芳族共聚醚酯一起用于制备多层膜。
不管薄膜如何形成,可在其形成后通过纵向和横向拉伸在薄膜中诱导双轴取向。在薄膜的形成过程中,通过辊平和卷绕薄膜使一些纤维取向而引起纵向拉伸,这样的操作使薄膜在卷绕方向拉伸。虽然纵向取向使薄膜在纵向的强度增大,但有可能在垂直于纵向的方向容易撕裂,因为所有纤维均在一个方向取向。如果需要,可在称为拉伸(tensilizing)的过程中在纵向对双轴取向薄膜进行再次拉伸。
例如与非取向薄膜比较,薄膜的双轴拉伸使其具有优异的拉伸强度、挠性、韧性和可收缩性。理想的是沿两个彼此成直角的轴拉伸薄膜。这会增加拉伸方向的拉伸强度和弹性模量。最理想的是各个方向的拉伸量基本相同,从而使得在任意方向上对所述薄膜进行测试时薄膜内的性质或特性相同。然而,某些应用需要薄膜纤维不均匀取向或单轴取向,例如那些需要一定程度收缩或要求一个方向的强度比另一方向大的应用,例如标签、胶带和磁带。
虽然可使用任何已知的双轴取向方法,但优选拉幅,其中加热所述材料的同时对其进行横向拉伸,同时或随后进行纵向拉伸。可在市售的设备上进行拉伸。例如,从西德的Bruckner Maschenenbau购入的合适设备。一种类型的设备以这样的方式进行拉伸操作,夹持待拉伸片材的边缘,并在适合的温度将所述片材的边缘以控制速率分开。在一个示例性的方法中,将薄膜送入控温箱中,加热至高于其玻璃化转变温度的温度,利用拉幅钩夹住任一边,其中对所述拉幅钩同时施加拉伸张力(纵向拉伸)和宽展张力(横向拉伸)。一般可使用3∶1-4∶1的拉伸比。或者,并为某些商业应用所优选,双轴拉伸过程可以高生产率在多级辊拉伸设备(例如购自Bruckner的设备)中连续进行,其中在转速不同并渐增的加热辊之间进行一系列步骤来实现挤出膜坯的拉伸。当使用拉伸温度和拉伸速率的适合组合时,优选单轴拉伸的拉伸比为约4-约20,更优选为约4-约10。拉伸比定义为拉伸薄膜与未拉伸薄膜的尺寸(例如长度或宽度)比。
可使用上文双轴拉伸方法通过仅在一个方向拉伸所述薄膜获得单轴取向,或者引导所述薄膜通过纵取向机(“MDO”),例如购自Marshall and Williams Company of Providence,Rhode Island等供应商。MDO设备具有许多拉伸辊,渐次地在薄膜的纵向拉伸所述薄膜并使之变薄。
优选拉伸过程在比聚合物玻璃化转变温度高至少10℃但优选低于聚合物薄膜Vicat软化温度的温度进行,更优选比Vicat软化点低至少10℃,同时最优温度在一定程度上取决于拉伸速率。
可在吹塑薄膜操作中通过调整吹胀比(BUR)增加取向,吹胀比为薄膜管路直径与模头直径的比值。例如,对于袋或包装纸的制备,一般优选BUR为1-5。然而,部分取决于纵向和横向所需性质的平衡,优选的BUR可变化。对于性质均衡的薄膜,合适的BUR一般为约3∶1。如果期望得到“撕裂”薄膜(即可在一个方向易撕裂的薄膜),那么一般优选BUR为1∶1-约1.5∶1。
可在骤冷前通过将薄膜在拉伸位置保持并加热数秒控制收缩率。这一般称为“热定形”。热使取向薄膜稳定,然后只有在高于热稳定温度的温度才可使其收缩。另外,还可对所述薄膜进行辊压、压延、涂覆、压花、印刷和/或本领域技术人员已知的任何其他完成工序操作。
对于任意给定的聚合物组成和所需的应用,可由熟练技术人员确定任意方法制备薄膜所需的合适加工条件和参数。
薄膜具有的性质取决于多种因素,包括聚合物组成、形成聚合物的方法、形成薄膜的方法以及是否对薄膜进行拉伸或双轴取向处理。这些因素影响薄膜的许多性质,例如收缩率、拉伸强度、断裂伸长、冲击强度、介电强度介电常数、拉伸模量、耐化学品性、熔点以及热挠曲温度。如上所述,可通过以下方法对薄膜性质进行进一步调整:向共聚醚酯加入某些添加剂和填料,和/或将共聚醚酯与一种或多种其他聚合物材料共混。
如Moss在US 4,698,372、Haffner等在US 6,045,900和McCormack在WO 95/16562所公开,如果需要,可将薄膜,尤其是填充薄膜制成微孔状,例如如US 4,626,252、US 5,073,316和US 6,359,050所公开。如本领域技术人员所知,拉伸填充薄膜可产生微孔。微孔性使得薄膜可用作液体和颗粒物质的隔离层,而允许空气和水蒸气通过。
为了增强适印性(吸墨性)、粘合性或其他所需的表面特性,本发明的薄膜可利用已知的传统后成型工艺处理,例如电晕放电、化学处理和火焰处理。
包含芳族共聚醚酯的薄膜可用于各种应用。例如,所述薄膜可用作个人卫生用品的组成部分,例如一次性尿布、失禁短裤、女性护垫、卫生巾、棉条、棉条涂药器、呕吐袋、婴儿裤和个人吸收性产品。由芳族共聚醚酯制备的薄膜具有防水性(以防止渗漏)和韧性,同时优选其与身体相适应并在使用过程中随着身体的动作而拉伸。使用后,当适当丢弃时,脏物件将生物堆肥。
作为其他实例,所述薄膜可用作农用保护膜,例如覆盖薄膜、种子盖膜、包含种子的农用垫(“种子胶带”)、垃圾和草场垃圾袋。所述薄膜的其他用途包括软化片材、装衣服的塑料袋、工业用包装袋、垃圾袋、垃圾箱衬里、堆肥袋、标签、挂签、枕套、床衬套、便盆衬里、绷带、盒子、手帕、拉线袋、抹布、防护服、手术衣、手术台床单、外科海绵布、临时性围墙、临时性挡板、玩具和抹布。
优选包含芳族共聚醚酯的薄膜用于食品包装,尤其是快餐包装。例如如US 3,835,618、US 3,950,919、US Re 30,009,和US 5,011,735所公开,食品包装用途的具体实例包括快餐包装纸、拉伸卷缠膜、密封条、食品袋、小吃袋、杂货袋、杯子、托盘、纸盒、盒子、瓶子、板条箱、食品包装膜、泡罩包装纸和食品(例如肉类)的贴体包装。
所述薄膜的特别优选的包装用途为包装纸。包装纸用于包装肉类和其他易坏食品,尤其是快餐,例如三明治、汉堡和甜点。理想的是,所述薄膜具有平衡的物理性质,包括纸样的刚性和足够的韧性以防止用于包装(例如三明治)时撕裂;死褶性,以便包装纸一旦折叠、绕裹或以其他操作方式形成所需形状,所述包装纸保持其形状而不会自发伸展或打开;耐油性(如果需要);以及平衡的防潮性以防止湿气冷凝进入包装在其中的食品。所述包装纸可具有光滑表面或通过压花、卷边或绗缝形成的有纹理表面。所述包装纸可包含填料,例如无机颗粒、有机颗粒(例如淀粉)和填料的组合。
可将所述薄膜进一步加工制成其他所需制品,例如容器。如US3,303,628、US 3,674,626和US 5,011,735所公开,所述薄膜可热成型。如下所述,所述薄膜可层压在基材上。
本发明另一个优选的方面涉及基材上的芳族共聚醚酯涂层和其制备方法以及由其制成的制品。可通过以下方法涂覆基材:利用芳族共聚醚酯的聚合物溶液、分散体、胶乳和乳液通过辊压、平铺、喷雾、刷涂或倾倒法涂覆,然后干燥;将共聚醚酯与其他材料共挤出;粉末涂覆至预制基材或用共聚醚酯熔融/挤出涂覆预制基材。可涂覆基材的单面或双面。涂有聚合物的基材具有多种用途,例如包装(尤其是食品包装)和一次性杯子、盘子、碗和餐具。在某些用途中,涂层的耐热性很重要,要求涂层具有更高的熔点、玻璃化转变温度和结晶度以提供更好的耐热性和较快的生物降解速率。另外,要求所述涂层具有良好的对湿气、油脂、氧气和/或二氧化碳的阻隔性能,并具有良好的拉伸强度和较高的断裂伸长。
涂层可由共聚醚酯通过本领域已知的任意方法制备。例如,薄涂层可通过以下方法形成:US 4,372,311和US 4,503,098所公开的浸涂;如US 5,294,483、US 5,475,080、US 5,611,859、US 5,795,320、US 6,183,814和US 6,197,380所公开的挤出至基材上;刮涂、搅涂、气刀涂覆、印刷、Dahlgren、凹板印刷、粉末涂覆、喷涂或其他已知方法。所述涂层可为任意厚度。优选聚合物涂层的厚度小于或等于0.25mm(10密耳),更优选为约0.025mm-0.15mm(1密耳-6密耳)。然而,可形成厚度高达约0.50mm(20密耳)或更大的较厚涂层。
可通过在基材上溶液流延制备涂层,相对于熔融挤出制备的涂层,该方法制得的涂层更均匀一致。溶液流延包括将聚合物颗粒、粉末等与任意所需的配料(formulant)(例如增塑剂、填料、可共混的聚合物材料或着色剂)溶解在合适的溶剂中。将所得溶液过滤去除污物或大颗粒后,从缝隙模头流延至移动的预制基材上,干燥并在其上冷却薄膜。挤出物的厚度是成型涂层的5-10倍。可使用就挤出涂覆所述的方法完成涂覆。可使用该方法将聚合物分散体和乳液涂覆至基材上。可利用连续操作的刷涂机将涂料涂覆在织物、无纺织物、箔、纸、纸板或其他片材上。涂布刀,例如刮刀,将涂料(在水中或有机介质中的溶液、乳液或分散体形式)均匀地平铺在随辊移动的载体上。然后干燥涂层。或者,可将所述聚合物溶液、乳液或分散体喷涂、刷涂、辊涂或浇涂在基材上。例如,Potts在US 4,372,311和US 4,503,098中公开了用水不溶材料的溶液涂覆水溶性基材。US3,378,424公开了用水性聚合物乳液涂覆纤维基材的方法。
在粉末涂覆法中,共聚醚酯以精细的粉末形式涂覆在基材上。优选将待涂覆基材加热至高于聚合物熔化温度,然后将所述基材浸入聚合物粉末床,其中经多孔板流经的空气使所述聚合物粉末流化。一般不对流化床进行加热。粘附于热基材表面的聚合物层熔融得到涂层。涂层厚度可为约0.005英寸-约0.080英寸(0.13-2.00mm)。其他粉末涂覆法包括喷涂(其中涂覆后才对基材进行加热)和静电涂覆。例如,US 4,117,971、US 4,168,676、US 4,180,844、US 4,211,339和US 4,283,189公开了可用热塑性聚合物粉末静电喷涂纸板容器。然后加热所述容器,使聚合物粉末熔融形成层压聚合物涂层。
形状复杂的金属制品也可通过旋转烧结法覆以聚合物薄膜。将加热至高于聚合物熔点温度的制品引入聚合物粉末流化床,其中聚合物颗粒在上升气流的作用下保持悬浮状态,由此通过烧结在金属表面沉积涂层。共聚醚酯涂料也可通过喷雾熔融雾化的共聚醚酯涂覆在基材(例如纸板)上。例如US 5,078,313、US 5,281,446和US5,456,754就蜡质涂料公开了该方法。
如上文就形成薄膜所述,优选通过熔融或挤出涂覆法形成共聚醚酯涂层。例如US 3,924,013、US 4,147,836、US 4,391,833、US4,595,611、US 4,957,578和US 5,942,295公开了将聚酯涂层挤出至纸板上。Kane在US 3,924,013中公开了由预先层压聚酯的纸板经机械加工制备可烘烤的托盘。Chaffey等在US 4,836,400中公开了由两面涂覆了聚合物的纸料制备杯子。Beavers等在US 5,294,483中公开了将某些聚酯挤出涂覆至纸基材上。作为挤出涂覆的其他实例,可直接用从斜角机头挤出的聚合物薄膜将电线和电缆包裹起来。
使用上文形成薄膜的方法,压延法也可用于在基材上制备聚合物层压层。
使用上文形成多层膜的方法,也可制备涂覆在基材上的多层聚合物层,例如双层、三层和多层膜结构。多层涂层中的一层或多层可包含芳族共聚醚酯和/或其他可生物降解的或不可生物降解的、天然的、天然改性的和/或合成的聚合物材料。
适于用作附加层的可生物降解材料、不可生物降解材料和天然聚合物材料的实例包括那些上文公开的用于与芳族共聚醚酯制备共合物的材料。基本上任何已知的聚合物材料可与芳族共聚醚酯一起用于制备多层涂层。
有机泡沫,例如来自膨胀淀粉和谷物,可用作基材。例如US3,137,592、US 4,673,438、US 4,863,655、US 5,035,930、US 5,043,196、US 5,095,054、US 5,300,333、US 5,413,855、US 5,512,090和US6,106,753公开了这类材料。合适的泡沫材料的具体实例包括知泡沫,前者为National Starch Company ofBridgewater,NJ的产品,为羟丙基化的淀粉产品,后者为EnPacCompany,DuPont-Con Agra Company的产品。
特别优选的有机-无机泡沫为蜂窝状,例如被碳酸钙、粘土、水泥或石灰石等无机物充分填充,并含有淀粉基粘合剂(例如土豆淀粉、玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、大米淀粉、小麦淀粉或木薯淀粉)和少量纤维的泡沫,如Andersen等在US 6,030,673所公开。所述泡沫可通过以下方法制备:将石灰石、土豆淀粉、纤维和水等组分混合在一起形成糊状物。在两个加热的模子间按压所述糊状物形成基材。糊状物中包含的水变为蒸汽,提高了模内的压力,进而形成泡沫产品。利用该类方法制备的产品可从EarthShell Packaging Company购得,例如有9-英寸的盘、12-盎司的碗和有铰接盖的三明治和沙拉容器(“蛤壳”)。
有机、无机和有机-无机泡沫基材的其他公开包括例如US5,095,054、US 5,108,677、US 5,234,977、US 5,258,430、US 5,262,458、US 5,292,782、US 5,376,320、US 5,382,611、US 5,405,564、US5,412,005、US 5,462,980、US 5,462,982、US 5,512,378、US 5,514,430、US 5,549,859、US 5,569,5 14、US 5,569,692、US 5,576,049、US5,580,409、US 5,580,624、US 5,582,670、US 5,614,307、US 5,618,341、US 5,626,954、US 5,63 1,053、US 5,658,603、US 5,658,624、US5,660,900、US 5,660,903、US 5,660,904、US5,665,442、US5,679,145、US5,683,772、US5,705,238、US5,705,239、US5,709,827、US5,709,913、US5,753,308、US5,766,525、US5,770,137、US5,776,388、US5,783,126、US5,800,647、US5,810,961、US5,830,305、US5,830,548、US5,843,544、US5,849,155、US5,868,824、US5,879,722、US 5,897,944、US 5,910,350、US 5,928,741、US 5,976,235、US 6,083,586、US 6,090,195、US6,146,573、US 6,168,857、US 6,180,037、US 6,200,404、US 6,214,907、US 6,231,970、US 6,242,1 02、US 6,347,934、US 6,348,524,和US6,379,446。基本上可使用任何已知的泡沫基材材料。
为改善涂覆工艺,所述基材可利用已知的传统后成型工艺处理,例如电晕放电和化学处理(例如底层涂料、火焰处理和粘合剂)。所述基材层可用例如聚乙烯亚胺(313)的水溶液或苯乙烯-丙烯酸胶乳涂底层,或者如US 4,957,578和US 5,868,309所公开,对其进行火焰处理。
可利用传统涂覆法或挤出法用粘合剂涂覆基材。
用于与共聚醚酯涂覆基材的粘合剂的具体实例包括:胶、明胶、酪蛋白、淀粉、纤维素酯、脂族聚酯、聚(链烷酸酯)、脂族-芳族聚酯、磺化脂族-芳族聚酯、聚酰胺酯、松香/聚己内酯三嵌段共聚物、松香/聚(己二酸乙二醇酯)三嵌段共聚物、松香/聚(丁二酸乙二醇酯)三嵌段共聚物、聚(醋酸乙烯酯)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-(1-丁烯)共聚物、乙烯-(1-戊烯)共聚物、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、N-1031(丙烯酸胶乳,来自Rohm & Haas Company)、聚氨酯、含AS316(粘合催化剂,来自Adhesion Systems,Inc.)的AS 390(水性聚氨酯粘合剂基粘合体系,来自Adhesion Systems,Inc.)、421(加了交联剂的水基醋酸乙烯酯粘合剂)、磺化的聚酯聚氨酯分散体(例如Bayer Corporation出售的U-54、U-53和KA-8756)、未磺化的聚氨酯分散体(例如ReicholdCompany制造的97949和97959;Air ProductsCompany制造的620和630;BASF Corporation制造的D DS 3418和D 200A;Zeneca ResinsCompany制造的9617和9437;Merquinsa Company制造的DEP 170和172;B.F.Goodrich Company制造的1601和815)、尿烷-苯乙烯聚合物分散体(例如Air Products & Chemicals Company的790和791)、非离子型聚酯聚氨酯分散体(例如Zeneca Resins Company的9249)、丙烯酸类分散体(例如Jager Company的KEA-5050和KEA 5040;B.F.Goodrich Company制造的26084、26091、26315、26447、26450和26373;Rohm&Haas Company制造的AC-264、HA-16、B-60A、AC-234、E-358和N-619)、硅烷化的阴离子型丙烯酸酯-苯乙烯聚合物分散体(例如BASF Corporation制造的S-710和Scott Bader Inc.制造的13-057)、阴离子型丙烯酸酯-苯乙烯分散体(例如BASF Corporation制造的296D、NX4786、S-305D、S-400、S-610、S-702、S-714、S-728和S-760、B.F.Goodrich Company制造的CR-7 60、Rohm&Haas Company制造的P-376、P-308和NW-1715K、Reichold Chemicals Company制造的40402和40403、Scott Bader Inc.制造的13-57、13-034和13-031以及Air Products&Chemicals Company制造的954、937和989)、阴离子型丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈分散体(例如BASF Corporation制造的S886S、S 504和DS 2285 X)、丙烯酸酯-丙烯腈分散体(例如BASF Corporation制造的35D、81D、B37D、DS 3390和V275)、氯乙烯-乙烯乳液(例如Air Products and Chemicals Inc.制造的600、605、610和635)、乙烯基吡咯烷酮-苯乙烯共聚物乳液(例如ISP Chemicals制造的430)、羧化和未羧化的醋酸乙烯酯-乙烯分散体(例如Air Products and Chemicals Inc.制造的420、421、426、7200和A-7216以及ICI制造的Dur-o-E150和Dur-o-E-230)、醋酸乙烯酯均聚物分散体(例如ICI制造的68-5799和25-2828)、聚氯乙烯乳液(例如B.F.Goodrich Company制造的460x24、460x6和460x58)、聚偏二氟乙烯分散体(例如EIf Atochem制造的32)、乙烯-丙烯酸分散体(例如Morton International制造的50T4990和50T4983)、聚酰胺分散体(例如Union Camp Corporation制造的121RC、141L、142LTL、143LTL、144LTL、321RC和632HPL)、阴离子型羧化或未羧化的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯乳液和丙烯腈乳液(例如B.F.Goodrich制造的1552、1562x107、1562x117和1572x64)、衍生自苯乙烯的树脂分散体(例如Hercules制造的5001和LC-55WK)、衍生自脂族和/或芳族烃的树脂分散体(例如Exxon制造的9191、9241和9271)、苯乙烯-马来酐(例如AtoChem制造的1440H和1000)及其混合物。基本上可使用本领域已知的任意粘合剂。
在某些优选的实施方案中,所述基材涂有包含胶、明胶、酪蛋白或淀粉等的可生物降解粘合剂层。可利用熔融法、溶液、乳液、分散体或涂布法涂覆粘合剂层。
例如US 4,343,858公开了粘合剂在涂覆基材中的用途,该专利公开了将聚酯顶层膜和丙烯酸、甲基丙烯酸或乙基丙烯酸的酯的中间层共挤出在纸板上形成涂覆的纸板。US 4,455,184公开了共挤出聚酯层和聚合物粘合剂层至纸板基材的方法。Fujita等在US 4,543,280中公开了粘合剂在向烤箱中使用的纸板上挤出涂覆聚酯中的用途。Huffman等在US 4,957,578中公开了将聚酯层挤出至涂有聚乙烯的纸板的顶层。可对聚乙烯层进行电晕放电或火焰处理以增强其粘合性。他们还公开了通过共挤出直接形成所述结构,在纸板上共挤出聚乙烯层,在聚乙烯上共挤出聚酯层,并在聚乙烯层和聚酯层之间共挤出粘合剂的粘结层。
依据聚合物组成和所期望的应用,本领域普通技术人员可基于聚合物组成和所使用的形成薄膜的方法确定合适的工艺参数。
涂层的性质取决于多种因素,包括聚合物组成、形成聚合物的方法、形成涂层的方法和在制备过程中是否对所述涂层进行取向。因此受到影响的性质包括收缩率、拉伸强度、断裂伸长、冲击强度、介电强度和介电常数、拉伸模量、耐化学品性、熔点以及热挠曲温度。如上所述,也可通过向共聚醚酯添加某种添加剂和填料调整所述涂层的性质,例如着色剂、染料、UV和热稳定剂、抗氧化剂、增塑剂、润滑剂、防粘连剂、滑爽剂。如上所述,或者可将芳族共聚醚酯与一种或多种其他聚合物材料共混以提高其某种性能。
所述基材可在涂覆前形成某种制品,也可在涂覆后形成某种制品。例如,可通过将其压制成型真空成型或将平整的涂覆纸板折叠并粘合形成所需形状来制备容器。如US 4,900,594所公开,加热和施加压力可使涂膜的平整纸板材料形成托盘,或者如US 5,294,483所公开,使涂膜的平整纸板材料真空成型为盛装食品和饮料的容器。适于涂覆的制品包括例如餐具、花瓶、邮箱、灯具烟灰缸、棋盘、食品容器、快餐容器、纸盒、盒子、牛奶纸盒、盛果汁容器、饮料容器的货架、淇淋纸盒、杯子、一次性水杯、两件套的杯子、一件套折叠杯、锥形杯、咖啡杯、盖罩、盖子、吸管、杯盖、法式炸薯条容器、送餐盒、包装材料、承载盒、糖果盒、化妆品盒、盘子、碗、贩卖盘、饼盘、托盘、烤盘、早点盘、可在微波炉中使用的正餐盘、“TV”正餐盘、蛋品包装纸盒、肉类包装大浅盘、可与杯子或食品容器等容器一起使用的一次性单用衬里、基本为球形的物品、瓶子、广口瓶、板条箱、碟子、医用小瓶、内层包装,例如隔板、衬里、锚形垫、角撑、拐角处的保护装置、清洁垫、铰接片材、托盘、漏斗、垫料和其他用于包装、存储、运输、分配、服务或在容器内分配物体的物品。
防水聚合物涂覆的纸和纸板一般用作食品包装材料和一次性容器。已开发出涂覆用聚合物和包含所述聚合物的多层涂层结构,为保存装在其中的产品提供隔氧气、隔水汽和隔气味的作用。
包含芳族共聚醚酯的涂层可用于各种领域。例如,如上文就薄膜的用途所公开,所述涂层可用作个人卫生用品的组成部分,和用于农业应用。
特别优选包含芳族共聚醚酯的涂层用于食品包装,尤其是快餐包装。食品包装用途的具体实例包括快餐包装纸、拉伸卷缠膜、密封条、食品袋、小吃袋、杂货袋、杯子、托盘、纸盒、盒子、瓶子、板条箱、食品包装膜、泡罩包装纸、贴体包装膜以及有铰接盖的三明治和沙拉容器(“蛤壳”)。
本发明涂层特别优选的用途包括包装纸,例如聚合物涂覆的纸。如上文就包含共聚醚酯的薄膜的用途所公开,包装纸用于包装肉类和其他易坏食品,尤其是快餐。理想的是所述涂层具有如上所述的平衡的物理性质,包括纸样刚性、合意的死褶性能、良好的耐油性(如果需要)以及防潮性,同时如上文就薄膜所述,所述涂层还可具有光滑表面或带纹理表面。
在某些优选的实施方案中,涉及包含羟基链烷酸残基的芳族共聚醚酯在基材上的层压层及其制备方法和由其制成的制品。如上所述制备的包含含有羟基链烷酸残基的芳族共聚醚酯的薄膜可使用已知方法层压至各种基材上,例如热成型、真空热成型、真空层压、加压层压、机械层压、贴体包装和粘合层压。层压层与涂层的区别在于将预制薄膜附在基材上。可使基材形成所需形状,例如盘子、杯子、碗和托盘,或者可为过渡形状,例如片材或膜,当贴上薄膜后,可将所述过渡形状进一步成型。可通过加热和/或施加压力将薄膜贴至基材上,例如利用热粘辊。一般而言,高温和/或高压可增强层压材料的粘结强度或剥离强度。可任选使用粘合剂,包括热熔性粘合剂和溶剂基粘合剂。所上所述,为增强层压效果,薄膜和/或基材可利用已知的传统后成型工艺处理,例如电晕放电和化学处理(例如底层涂料和火焰处理)。例如US 4,147,836公开了将纸板电晕放电以改善其与聚(对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜等的层压工艺,US 4,900,594公开了对聚酯进行电晕处理以助于其通过粘合剂与纸料的层压。Schirmer在US 5,011,735公开了使用电晕处理以助于各种吹塑薄膜间的粘合。US 5,679,201和US 6,071,577公开了使用火焰处理以助于聚合物层压材料的粘合。Sandstrom等在US 5,868,309中公开了使用由特定的苯乙烯-丙烯酸类材料组成的纸板基材底层涂料以增强纸板与聚合物层压层的粘合。
用作容器和纸盒的涂覆或层压了聚合物的纸和纸板的制备方法为人们所熟知,并见述于US 3,863,832、US 3,866,816、US 4,337,116、US 4,456,164、US 4,698,246、US 4,701,360、US 4,789,575、US4,806,399、US 4,888,222和US 5,002,833。Kane在US 3,924,013中公开了由预先层压了聚酯的纸板机械制备可烘烤的托盘。Schmidt在US4,130,234公开了将聚合物薄膜层压至纸杯。例如,US 6,045,900和US 6,309,736公开了将薄膜层压至无纺织物上。依据层压了聚酯的基材的既定用途,可在基材的一面或两面层压。
可使待层压至平整基材上的薄膜通过加热辊和压力辊/夹辊。更普遍地,利用源自热成型的方法将薄膜层压至基材上。例如,可使用真空层压、加压层压、吹气层压或机械层压将薄膜层压至基材上。当加热所述薄膜时,薄膜软化并可拉伸至任意给定形状的基材上。例如US 2,590,221公开了将聚合物薄膜贴至预制基材的方法。
在真空层压中,可将薄膜夹持或固定在基材上,然后加热直至其变软。接着抽真空,一般通过多孔基材或内置的小孔,使软化的薄膜模塑至基材表面并层压至所述基材上。然后冷却该层压材料。在冷却的过程中,保持真空或将其解除。
对于需要深拉伸的基材形状,例如杯子、深碗、盒子和纸盒,可使用助压模塞。对于这类形状的基材,软化薄膜在接触到所述形状基材的基部或底部前明显变薄,仅在所述基材形状的底部留下薄而弱的层压层。助压模塞为将更多薄膜材料带至上述形状基材的某一区域的任意种类辅助机械设备,否则该区域的层压层将会太薄。助压模塞技术可适用于真空层压法和加压层压法。
将薄膜层压至基材的真空层压法是已知的,并为例如US4,611,456和US 4,862,671所公开。例如Knoell在US 3,932,105中公开了将薄膜真空层压至折叠的纸板盒的方法。Lee等在US 3,957,558中公开了将热塑性薄膜真空层压至模塑的纸浆产品(例如盘子)上。Foster等在US 4,337,116中公开了将聚(对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜层压至预制的模制纸浆容器上。Wommelsdorf等在US 4,124,434中公开了在深度拉伸的层压材料(例如涂膜的杯子)中使用助压模塞技术的工艺。Faller在US 4,200,481和US 4,257,530中公开了通过该工艺制备带衬托盘。
加压层压是另一种方法。可将本发明的薄膜夹持住并加热直至其软化,然后通过向与基材相对的薄膜面施加气压使薄膜层压至待层压基材的表面。可提供排气孔以使残存的空气逃逸,但更普遍的是,对空气而言所述基材是多孔的,空气通过基材逃逸。一旦层压后的基材冷却和薄膜固化,就可解除气压。相对于真空层压,加压层压的生产周期更快、部件精度更高和/或更精确地控制尺寸。将薄膜加压层压至预制基材是已知的,并为US 3,657,044和US 4,862,671所公开。Wommelsdorf在US 4,092,201公开了通过使用加压热蒸气用热塑性箔片装衬纸杯等透气性容器。
另一种方法为机械层压,该方法包括任何不使用真空或气压的层压法。加热薄膜,然后使用模具或压力辊等将薄膜机械层压至基材。
层压共聚醚酯的合适基材包括由以下材料制备的制品:纸、纸板、卡纸板、纤维板、纤维素(例如纤维素)、淀粉、塑料、聚苯乙烯泡沫、玻璃、金属(例如铝或马口铁、金属箔片)、聚合物泡沫、有机泡沫、无机泡沫、有机-无机泡沫和聚合物薄膜。优选可生物降解的基材,例如纸、纸板、卡纸板、纤维素、淀粉和生物有益的基材,例如无机和无机-有机泡沫。
适于用作基材的聚合物薄膜可包含所述共聚醚酯和/或其他材料,所述材料可为可生物降解的或不可生物降解的、天然的、天然改性的和/或合成的。
适于用作基材的可生物降解材料的实例包括聚(羟基链烷酸酯)、聚碳酸酯、聚(己内酯)、脂族聚酯、脂族-芳族共聚酯、脂族-芳族共聚醚酯、脂族-芳族共聚酰胺酯、磺化脂族-芳族共聚酯、磺化脂族-芳族共聚醚酯、磺化脂族-芳族共聚酰胺酯及其共聚物混合物。
适于用作基材的可生物降解、不可生物降解和天然材料的具体实例包括上文所公开的用于制备包含共聚醚酯的共混物的材料。
有机泡沫,例如来自膨胀淀粉和谷物,可用作基材。合适的泡沫的具体实例为上文所公开。如上文所述,优选的有机-无机泡沫为蜂窝状被无机物充分填充的泡沫,同时如本发明所述,可在层压前将所述有机-无机泡沫预制成基材。可使用任意传统方法形成基材。例如,对于模制纸浆基材,可使用“精密模塑”、“带模干燥(die-drying)”和“封闭-干燥(close-drying)”法。该方法包括用覆有筛网的开口抽吸模具将含水浆液中的纤维浆制成基本成型的轮廓形状,接着在一对热模头施加的强大压力下干燥所得湿预成型件。该方法为例如US2,183,869、US 4,337,116和US 4,456,164所公开。精密模制的纸浆制品纸质致密,硬而粗,并具有十分光滑、热熨过的表面。HuhtamakiCompany已在出售通过该方法制造的商品名为“Chinet”的一次性纸盘子。
如上所述,模制纸浆基材也可通过熟知的“自由-干燥”或“开放-干燥”法制备。可使用已知方法使层压基材成型,例如压制成型或折叠。这类方法为例如US 3,924,013、US 4,026,458和US 4,456,164所公开。例如,Quick等在US 4,900,594公开了通过施加压力和加热由平整的聚酯层压纸料制备托盘。
如上所述,可将粘合剂涂布在基材和/或薄膜与基材上以增强层压层的粘结强度。将薄膜胶粘层压至预制基材上是已知的,并为例如US 2,434,106、US 2,510,908、US 2,628,180、US 2,917,217、US2,975,093、US 3,112,235、US 3,135,648、US 3,616,197、US 3,697,369、US 4,257,530、US 4,016,327、US 4,352,925、US 5,037,700、US 5,132,391和US 5,942,295公开。例如,Schmidt在US 4,130,234中公开了热熔性粘合剂在将聚合物薄膜层压至纸杯的过程中的用途。Dropsy在US4,722,474中公开了粘合剂在层压有塑料的卡纸板包装制品中的用途。Quick等在US 4,900,594中公开了通过将平整的聚酯层压纸板材料热压成型制备纸托盘,其中所述纸板材料含有可交联的粘合剂体系。Martini等在US 5,110,390中公开了通过使用粘合剂将共挤出双层薄膜层压至水溶性基材上。Gardiner在US 5,679,201和US 6,071,577中公开了使用粘合剂提高涂有聚酯的纸板和涂有聚乙烯的纸板间的粘结强度以制备例如盛果汁容器。可利用传统涂覆技术或共挤出用粘合剂涂覆薄膜和/或基材。合适的粘合剂的具体实例为上文所公开。
如上文所公开,包含具有羟基链烷酸残基的芳族共聚醚酯的层压材料可用于各种领域,包括卫生用品、农用和消费品。
特别优选包含芳族共聚醚酯的层压材料用于食品包装,尤其是快餐包装,其实例如上文所公开。
芳族共聚醚酯可形成片材。聚合物片材具有多种用途,例如标志、玻璃窗、热成型制品、显示器和显示基底。对于许多这类用途,片材的耐热性是重要因素。因此,要求其具有更高的熔点、玻璃化转变温度和结晶度以提供耐热性和稳定性。另外,要求片材具有耐紫外线(UV)性、耐擦伤性、良好的拉伸强度、高光学透明度和冲击强度,尤其是在低温时。
采用例如聚碳酸酯或PET所使用的已知方法或通过其他制备片材的任意已知方法可使芳族共聚醚酯成型。共聚醚酯可直接由聚合熔体形成片材。在另一种方法中,共聚酯可由熔体形成容易加工的形状(例如粒料),所述粒料可进一步用于形成片材。所述片材可用于形成标志、玻璃窗(例如巴士站侯车亭、天窗或旅行车)、显示器和汽车车灯以及例如用在热成型制品中。
在优选的实施方案中,为使其坚硬,所述片材足够厚,例如约0.50mm或更厚。然而,也可形成厚度大于25mm和厚度小于0.25mm的片材。
制备片材的示例性方法包括挤出、溶液流延和注塑。依据共聚酯的粘度特性和所需的片材厚度,本领域普通技术人员可确定这些方法中使用的合适参数。在某些优选的实施方案中,通过溶液流延和挤出形成片材。特别优选挤出形成“无端”产品,例如连续长度的薄膜和片材。例如,PCT申请WO 96/38282和WO 97/00284描述了通过熔融挤出形成可结晶的片材。
在挤出中,将聚合物材料(不管是熔融聚合物还是塑料粒料或颗粒)流化和均质化。然后迫使该混合物通过适合形状的模头以制备所需的横截面片材形状。可通过活塞或柱塞(柱塞挤出),或通过在圆筒内工作的转动螺杆(螺杆挤出)施加挤压力,材料在圆筒内被加热和塑化,并通过模头以连续流的形式从该圆筒挤出。可使用本技术领域已知的单螺杆、双螺杆和多螺杆挤出机。使用各种模头以制备不同产品,例如片材和条带(缝隙模头)以及中空和实心型材(环状模头),由此可制备不同宽度和厚度的片材。挤出后,将聚合物片材卷绕在辊上、冷却并通过能防止所述片材任何随后的变形的合适设备取下。使用本领域己知的挤出机,可通过在骤冷辊中挤出聚合物薄层,然后通过张紧辊进一步将其拉伸至所需尺寸(>0.25mm)来制备片材。优选成品片材的厚度大于0.25mm。
如上文就纸板薄膜所述,为制造大量片材,使用片材压延机。
挤出可与各种后挤出操作结合以扩大通用性。如本领域技术人员所知,这类后成型操作包括将圆形改变为椭圆形、将片材拉伸至不同尺寸、机械加工、冲压以及双轴拉伸。如上文所述,可通过溶液流延制备片材,相对于熔融挤出制得的片材,该方法制得的片材更均匀一致。然后以与挤出片材类似的方法后续加工所述片材。另外,片材和片状制品(例如圆盘)可通过注塑或本技术领域已知的任意方法形成。
在挤出和/或后续加工过程中可将共聚醚酯与其他聚合物材料结合以形成性能(例如对水蒸气的阻渗性)得到提高的层压材料或多层片材。多层或层压片材可通过本领域已知的任意方法制备,并可具有五层或多于五层的通过热、粘合剂和/或结合层粘结在一起的独立层。本领域普通技术人员可基于聚合物组成和用于形成片材的方法确定合适的加工参数。
如上文就薄膜所公开,不管片材如何形成,均可对其进行取向,包括双轴取向。双轴拉伸片材为某些需要均匀片材的用途所优选。例如与非取向片材相比,双轴拉伸使其具有优异的拉伸强度、挠性、韧性和可收缩性。可通过本技术领域已知的任意方法获得双轴取向。然而,优选拉幅。
可在骤冷前通过将片材在拉伸位置保持并加热数秒控制收缩率。热使取向片材稳定,然后只有在高于热稳定温度的温度才可使其收缩。对于任意给定的聚合物组成和所需的应用,可由熟练技术人员确定制备片材的参数和条件。
片材的性质取决于多种因素,包括聚合物组成、形成聚合物的方法、形成片材的方法和是否对所述片材进行拉伸或双轴取向处理。这些因素影响片材的许多性质,例如收缩率、拉伸强度、断裂伸长、冲击强度、介电强度和介电常数、拉伸模量、耐化学品性、熔点以及热挠曲温度。如上所公开,可通过向共聚醚酯加入某些添加剂和填料对片材性质进行进一步调整。
可通过任意已知的方法将所述片材热成型为任意所需的形状,例如盖子、天窗、成型的温室玻璃窗、显示器和食品托盘。可通过以下方法实现热成型:加热所述片材至足够高的温度和足够长的时间以软化共聚醚酯从而可将所述片材模塑成所需形状。本领域技术人员可依据片材的粘度和结晶性能确定合适的热成型参数。
包含羟基链烷酸残基的芳族共聚醚酯可用于制备塑料容器,例如所述容器可用于一般使用由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)制备的塑料容器的场合。塑料容器广泛用于食品和饮料,也用于非食品材料。使用本发明的共聚醚酯可增加该类塑料容器的可生物降解性。
所述容器可通过本技术领域已知的任意方法制备,例如挤出、注塑、注坯吹塑、旋转模塑、片材热成型和拉伸吹塑。模塑容器的优选方法为拉伸吹塑,该方法一般用于聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)容器(如瓶子)的制备。也可使用冷型坯法,在该方法中将预制型坯(一般通过注塑制备)从模具中取出,然后在单独步骤中对其拉伸吹塑。也可使用热型坯法,其中立即在相同设备中对热型坯进行拉伸吹塑,而不必在注塑制备型坯后完全冷却。可依据聚合物的组成改变型坯温度。一般而言,理想的型坯温度为约90℃-约160℃。优选的拉伸吹塑温度也取决于所使用的组合物,但普遍使用的模温为约80℃-约150℃。
由所述共聚醚酯制备的容器可具有任意所需的形状,包括例如具有螺纹盖的细口瓶和广口瓶,体积为约400ml-约3升,但也可成型为更小或更大的容器。所述容器可用于标准冷装罐应用。某些组成的容器也可用于热装罐。所述容器适用于食品和饮料,以及其他固体和液体。对于某些用途,所述容器无色透明,但如果需要,可通过加入着色剂或染料或者使聚合物结晶(导致不透明)将所述容器改变为有色或由透明变为不透明。
所述芳族共聚醚酯可用于制备纤维,特别是所述纤维可应用于使用聚酯纤维的场合。本文使用的术语“纤维”包括连续的单丝、未加捻或交缠的复丝、短纤维纱、细纱和非织造材料。这些纤维可用于形成不匀的织物、针织物、织物卷材或任意其他含纤维结构,例如轮胎帘布。大量制备聚酯纤维以用于各种应用。特别理想的是这类纤维用于纺织品,尤其是与棉和羊毛等天然纤维结合。可由所述纤维制备衣物、地毯和其他物品。所述纤维也可用于工业应用,例如轮胎帘布和绳索,其中由于其弹性和强度聚酯纤维是理想的。通过将聚合物纺或拉成单丝制备合成纤维,例如尼龙、丙烯酸类纤维、聚酯和其他纤维,然后将多股单丝盘绕在一起形成纱。本领域众所周知,根据由所述纤维形成的所需最终产品,可通过机械和/或化学处理所述纤维以使其具有所需的特性,例如强度、弹性、耐热性和手感(织物的触觉)。
为增强纤维的强度和弹性,理想的是选择芳族共聚醚酯单体组成以产生部分结晶聚合物。刚制备的共聚醚酯在结构上主要为无定形的。在优选的实施方案中,再加热和/或拉伸所述聚合物可使共聚醚酯易结晶。
纤维可由共聚醚酯通过本领域已知的任意方法制备。然而,一般优选熔融纺丝。常用于聚(对苯二甲酸乙二醇酯)等聚酯的熔融纺丝包括加热聚合物形成熔融液体或在加热的表面上熔融所述聚合物。迫使熔融聚合物通过具有许多小孔的喷丝头。通过喷丝头后一旦与空气或惰性气流接触,来自各个喷丝头的聚合物溶液就会固化成单丝。在喷丝头的下游通过汇聚导纱钩将单丝汇聚在一起,同时也可通过一个辊或多个辊将其卷绕起来。该方法可形成各种大小和横截面的单丝,包括具有例如圆形、椭圆形、正方形、矩形、叶形或哑铃形横截面的单丝。挤出和卷绕纤维后,通常对纤维进行拉伸从而提高结晶度和使所需性质最大化,例如沿纵轴取向以提高弹性和强度。可在使用一系列辊(一般加热其中一些辊)进行卷绕的同时进行拉伸,或者在形成纤维的过程中将拉伸作为一个独立的步骤进行。
依据所需的纤维尺寸,共聚醚酯可以约600-6000米/分钟或更高的速度纺丝。对于纺织品应用,理想的纤维为约0.1-约100丹尼尔/单丝。优选为0.5-20丹尼尔,更优选0.7-10丹尼尔。然而,对于工业应用,所述纤维可为约0.5-100丹尼尔/单丝,优选1.0-10.0,最优选3.0-5.0丹尼尔/单丝。就任意给定应用,本领域普通技术人员可确定所需纤维的尺寸和强度。
通过其他加工设备可轻易对所得单丝材料进行深加工,或者也可直接将其用于需要连续单丝纺织纱的应用中。如果需要,接着可利用假捻变形法或本技术领域已知的其他方法将单丝材料由扁平丝转变为变形纱线。对于某些应用,要求提高纤维的表面积以提供更软的触感和增强纤维的吸气能力,例如由此为纺织品提供更好的保温和保水性。所述纤维可通过例如假捻法、空气喷射、卷边、齿轮卷曲或填塞箱卷曲或加捻。或者,可将所述纤维剪切成长度更短的可加工成纱的短纤维。熟练技术人员可基于所需应用和纤维组成确定卷曲或加捻的最佳方法。
成型后,可通过任意满足所需应用的方法对所述纤维进行后续加工。就纺织品而言,可对该成品进行染色上浆,或者向其加入化学试剂以调整纤维的外观和手感,例如抗静电剂、阻燃剂、紫外光稳定剂、抗氧化剂、颜料、染料、防污剂和抗微生物剂。对于工业应用,可对纤维进行处理以使其具有其他所需的特性,例如强度、弹性或收缩性。
可直接使用所述纤维,或者使其变形以用于各种应用,例如服装和家具中的纺织品。可在工业应用中使用高韧性纤维,例如高强度纺织品、油布、帆布、缝纫线以及橡胶增强的轮胎和V形皮带。
由共聚醚酯制备的短纤维可用于与天然纤维尤其是棉和羊毛形成共混物。共聚醚酯纤维具有耐化学品性,同时通常对天然纤维固有的发霉、变色和其他问题具有抗性。所述纤维还具有高强度、耐磨性和更低的材料成本。
芳族共聚醚酯可与其他合成或天然聚合物结合形成异质纤维或双组分纤维,从而提供了性能得到提高的纤维。如本领域技术人员所知,可以任何合适的方法形成异质纤维,例如并行、皮-芯和矩阵(matrix)设计。
所述芳族共聚醚酯可形成成型发泡制品,例如薄膜、杯子、食品托盘、装饰带和家具构件。如本领域技术人员所知,聚酯材料发泡降低了模塑件、薄膜、片材、食品托盘和热成型件的重量。相对于未发泡制品,发泡制品还提供了更好的绝缘性能。
对发泡而言,要求共聚醚酯具有相对较高的熔体粘度,通常要求特性粘度为0.70 dL/g或更高。通常要求共聚醚酯具有足够高的熔体粘度以保持发泡形状足够长的时间进而使得共聚醚酯固化成所需的发泡制品。如上所述,例如可通过在后聚合过程中(例如固态聚合法)提高共聚醚酯的特性粘度达到这一目的。或者,如US 4,132,707、US 4,145,466、US 4,999,388、US 5,000,991、US 5,110,844、US 5,128,383和US 5,134,028所公开可使用支化剂。如上所述,也可将这类支化的聚酯固态聚合以进一步提高熔体粘度。共聚醚酯可任选包含一般在发泡过程添加的增链剂(例如二酸酐或聚环氧化物)。
可通过各种方法发泡所述共聚醚酯。这些方法包括在挤出或模塑操作过程中将惰性气体如氮气或二氧化碳注入熔体。或者,可使用惰性烃类气体,例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷,或者氯氟烃、氢氯氟烃和氢氟烃。另一种方法涉及将化学发泡剂与聚酯干混,然后挤出或模塑所述组合物得到发泡制品。在挤出或模塑操作过程中,惰性气体如氮气从发泡剂中逸出并起到发泡作用。典型的发泡剂包括偶氮二甲酰胺、氢化偶氮甲酰胺(hydrazocarbonamide)、二亚硝基五亚甲基四胺、氢化偶氮二甲酸单对甲苯磺酰酯、5-苯基-3,6-二氢-1,3,4-氧杂-二嗪-2-酮、氢化钠、碳酸氢钠、5-苯基四唑和p,p′-二(苯磺酰酰肼)醚。另一种方法包括:将碳酸钠或碳酸氢钠和一部分共聚醚酯粒料共混,将有机酸(例如柠檬酸)与另一部分共聚醚酯粒料共混,然后通过在高温挤出或模塑将两部分粒料共混。通过碳酸钠和柠檬酸间的相互作用释放出来的二氧化碳气体在聚合物熔体中起到所需的发泡作用。
理想的是可发泡的共聚醚酯包含成核剂以产生引发气泡的位点,影响发泡片材或物品的气室大小以及促进由此形成的发泡制品的固化。成核剂的实例包括醋酸钠、滑石、二氧化钛和聚烯烃材料(例如聚乙烯和聚丙烯)。
聚合物发泡设备和方法是已知的,并为例如US 5,116,881、US5,134,028、US 4,626,183、US 5,128,383、US 4,746,478、US 5,110,844、US 5,000,844和US 4,761,256所公开。发泡技术的综述见Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology(Kirk-Othmer化学技术百科全书),第三版,卷11,82-145页(1980),John Wiley and Sons,Inc.,NewYork,N.Y和the Encyclopedia ofPolymer Science and Engineering(聚合物科学与工程百科全书),第二版,卷2,434-446页(1985),John Wileyand Sons,Inc.,New York,N.Y。
如上所述,发泡共聚醚酯可包含各种添加剂和填料,或与其他材料共混。对于可生物降解泡沫,特别优选添加纤维素、纤维素衍生物(例如化学改性纤维素)、淀粉以及淀粉衍生物(例如化学改性淀粉和热塑性淀粉)。
实施例
测试方法
用TA Instruments型号为2920的仪器进行差示扫描量热(DSC)。在氮气气氛中以20℃/分钟的速率将样品加热至300℃,然后以20℃/分钟的速率程序冷却至室温,接着以20℃/分钟的速率再加热至300℃。下文报道样品的观测玻璃化转变温度(Tg)和晶体熔化温度(Tm)来自第二次加热。
特性粘度(IV)的定义见“Preparative Methods of PolymerChemistry(聚合物的制备方法化学)”,W.R.Sorenson和T.W.Campbell,1961,35页。特性粘度以0.5g/100mL浓度(在50/50%重量的三氟乙酸/二氯甲烷酸性溶剂体系中)通过Goodyear R-103B法在室温测得。
实验室相对粘度(LRV)是将0.6克聚酯样品溶解在10mL包含80ppm硫酸的六氟异丙醇(HFIP)中所得溶液的粘度与含硫酸的六氟异丙醇本身的粘度的比值,二者均在25℃用毛细管粘度计测定。LRV可能与IV数学相关。当用到该关系时,标注术语“计算的IV”。
依据ISO 14855方法测定生物降解:“受控堆肥条件下塑料材料最终需氧生物降解性和分解的测定-通过分析释放碳的方法”。该测试包括将由稳定、腐熟的堆肥(衍生自城市固体废物的有机部分)组成的培养物与待测试的研成粉的聚合物注入蛭石基质上,在58℃+/-2℃恒定培育温度标准条件下堆肥。使用一种聚合物样品进行该项测试。释放的二氧化碳用于测定生物降解的程度。
在测试薄膜性能前,将薄膜样品在72°F和50%湿度条件放置40小时。Elmendorf撕裂按照ASTM 1922测定。Graves撕裂按照ASTMD1004测定。断裂时的拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长百分率按照ASTM D882测定。
对照实施例1(CE1)
向1.0升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(443.27克)、DBE二酯(丁二酸二甲酯∶戊二酸二甲酯∶己二酸二甲酯为20∶60∶20,%摩尔)(123.20克)、偏苯三酸三(2-羟乙酯)(0.20克)、聚乙二醇(平均分子量为1450,41.94克)、醋酸钠(0.75克)、四水合乙酸锰(II)(0.2339克)和PC-42有机钛酸酯(6.3%重量钛)(0.1248克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫并搅拌下于0.3小时内将反应混合物升温至200℃。在轻微的氮气吹扫、200℃下搅拌所得反应混合物1.1小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.7小时内将反应混合物升温至275℃。在轻微的氮气吹扫、275℃下搅拌所得反应混合物1.0小时。在该加热周期中收集得到78.0克无色馏出液。然后在275℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物2.8小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外45.5克馏出液和436.7克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为25.66。计算得出该样品的特性粘度(IV)为0.71 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在184.7℃(16.9 J/g)处观察到较宽的晶体熔化温度(Tm)。
对照实施例CE 2
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(152.54克)、乳酸(85%重量水溶液,34.34克)、乙二醇(24.83克)、偏苯三酸三(2-羟乙酯)(0.21克)、四水合乙酸锰(II)(0.0701克)和三氧化锑(III)(0.0534克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物1.0小时。然后在搅拌下于0.4小时内将反应混合物升温至240℃。达到240℃后,在缓慢的氮气吹扫、240℃下搅拌反应混合物0.8小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.3小时内将反应混合物升温至255℃。在轻微的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.7小时。在该加热周期中收集得到36.3克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物2.8小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外50.1克馏出液和95.9克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为21.30。计算得出该样品的特性粘度为0.63 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。测得的玻璃化转变温度(Tg)的起点、中点和终点分别为72.1℃、75.5℃和78.8℃。在228.6℃(28.9 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
采用上述方法将样品研成粉末并进行生物降解测试。发现该样品在该测试条件下在13.6天内生物降解了0.2%。
实施例1
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(152.54克)、乳酸(85%重量水溶液,34.34克)、偏苯三酸三(2-羟乙酯)(0.21克)、乙二醇(24.83克)、聚乙二醇(平均分子量为1000,9.00克)、四水合乙酸锰(II)(0.0664克)和氧化锑(III)(0.0534克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物1.1小时。然后搅拌下于0.7小时内将反应混合物升温至240℃。达到240℃后,在缓慢的氮气吹扫、240℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.3小时内将反应混合物升温至255℃。在轻微的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.7小时。在该加热周期中收集得到40.1克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物3.9小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外47.9克馏出液和116.5克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为18.57。计算得出该样品的特性粘度为0.58 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在225.3℃(29.5 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
采用上述方法将样品研成粉末并进行生物降解测试。发现该样品在该测试条件下在13.6天内生物降解了0.8%。
实施例2
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(152.54克)、乳酸(85%重量水溶液,34.34克)、偏苯三酸三(2-羟乙酯)(0.20克)、乙二醇(20.11克)、聚乙二醇(平均分子量为1000,8.84克)、四水合乙酸锰(II)(0.0658克)、氧化锑(III)(0.0529克)、2-乙基己酸(II)(0.1006克)和水合次磷酸钠(0.0236克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物1.0小时。然后搅拌下于0.7小时内将反应混合物升温至240℃。达到240℃后,在缓慢的氮气吹扫、240℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.2小时内将反应混合物升温至255℃。在轻微的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.6小时。在该加热周期中收集得到36.4克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物1.2小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外45.7克馏出液和113.7克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为24.65。计算得出该样品的特性粘度为0.69 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在221.7℃(29.3 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
实施例3
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(149.49克)、乳酸(85%重量水溶液,42.39克)、偏苯三酸三(2-羟乙酯)(0.62克)、乙二醇(24.83克)、聚乙二醇(平均分子量为3400,18.00克)和PEL-G(0.0518克,8.2%重量钛)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物1.1小时。然后在搅拌下于0.8小时内将反应混合物升温至225℃。达到225℃后,在缓慢的氮气吹扫、225℃下搅拌反应混合物1.1小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.3小时内将反应混合物升温至250℃。在该加热周期中收集得到14.1克无色馏出液。然后在搅拌下和250℃将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物1.8小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外75.1克馏出液和114.56克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为23.57。计算得出该样品的特性粘度为0.67dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在213.1℃(23.5 J/g)处观察到较宽的晶体熔化温度(Tm)。
实施例4
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(152.54克)、(S)-(-)-乳酸甲酯(41.64克)、乙二醇(37.24克)、聚乙二醇(平均分子量为1000,12.52克)、偏苯三酸三(2-羟乙酯)(0.66克)和PEL-G(0.0933克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在搅拌下于0.4小时内将所得反应混合物升温至200℃。达到200℃后,在缓慢的氮气吹扫、200℃下搅拌反应混合物1.1小时。然后将反应混合物升温至255℃在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.7小时内。在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物1.2小时。在该加热周期中收集得到78.1克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物3.4小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外27.9克馏出液和125.2克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为4.07。计算得出该样品的特性粘度为0.32 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在236.2℃(43.6 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
实施例5
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(152.54克)、(S)-(-)-乳酸甲酯(41.64克)、乙二醇(37.24克)、聚乙二醇(平均分子量为1000,12.52克)、偏苯三酸三(2-羟乙酯)(0.66克)和PEL-G(0.0971克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在搅拌下于0.2小时内将所得反应混合物升温至200℃。达到200℃后,在缓慢的氮气吹扫、200℃下搅拌反应混合物1.0小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.4小时内将反应混合物升温至255℃。在轻微的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.5小时。在该加热周期中收集得到47.0克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物1.7小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外55.7克馏出液和117.0克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为21.05。计算得出该样品的特性粘度为0.63 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在221.3℃(28.4 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
实施例6
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(177.97克)、乳酸(85%重量水溶液,31.79克)、偏苯三酸三(2-羟乙酯)(0.08克)、聚乙二醇(平均分子量为1500,16.84克)、乙二醇(31.04克)、四水合乙酸锰(II)(0.0771克)和三氧化锑(III)(0.0621克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在轻微的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物1.0小时。然后在搅拌下于0.7小时内将反应混合物升温至225℃,达到225℃后,在轻微的氮气吹扫、225℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在搅拌下于0.5小时内将反应混合物升温至255℃。达到255℃后,在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.6小时。在该加热周期中收集得到47.6克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物2.1小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外50.1克馏出液和118.3克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为21.83。计算得出该样品的特性粘度为0.64 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在229.7℃(33.4 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
实施例7
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(152.54克)、聚丙交酯(购自Cargill Dow,13.49克)、聚乙二醇(平均分子量为1500,12.73克)、四水合乙酸锰(II)(0.0605克)、氧化锑(III)(0.0487克)和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)苯(0.068克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在搅拌下和0.9小时内将反应混合物升温至240℃。达到240℃后,在轻微的氮气吹扫、240℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.4小时内将反应混合物升温至255℃。在轻微的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.6小时。在该加热周期中收集得到3.0克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物3.4小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外41.6克馏出液和100.0克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为20.92。计算得出该样品的特性粘度为0.62dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在231.0℃(33.7J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
对照实施例3(CE 3)
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(76.05克)、戊二酸二甲酯(47.91克)、偏苯三酸三(2-羟乙酯)(0.36克)、聚乙二醇(平均分子量=1500,9.9克)、四水合乙酸锰(II)(0.0546克)和三氧化锑(III)(0.0.439克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫并搅拌下于1.1小时内将反应混合物升温至200℃。在缓慢的氮气吹扫、200℃下搅拌所得反应混合物1.1小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于1.7小时内将反应混合物升温至275℃。在轻微的氮气吹扫、275℃下搅拌所得反应混合物1.0小时。在该加热周期中收集得到7.2克无色馏出液。然后在搅拌下和275℃将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物3.6小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外1.0克馏出液和99.9克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为6.70。计算得出该样品的特性粘度为0.37 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在122.6℃(12.2 J/g)处观察到较宽的晶体熔化温度(Tm)。
实施例8
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(127.12克)、乳酸(85%重量水溶液,45.04克)、偏苯三酸三(2-羟乙酯)(0.60克)、聚乙二醇(平均分子量为1500,16.50克)、乙二醇(31.04克)、四水合乙酸锰(II)(0.0663克)和三氧化锑(III)(0.0533克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在轻微的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物1.0小时。然后在搅拌下于0.7小时内将反应混合物升温至225℃,达到225℃后,在轻微的氮气吹扫、225℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在搅拌下于0.7小时内将反应混合物升温至255℃。达到255℃后,在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.5小时。在该加热周期中收集得到41.9克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物2.2小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外53.2克馏出液和100.9克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为18.85。计算得出该样品的特性粘度为0.59 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在205.5℃(23.5 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
制备实施例1(PE 1)
向1升玻璃烧瓶中加入乳酸(85%重量水溶液,423.91克)和乙二醇(248.28克)。在轻微的氮气吹扫、搅拌下将反应混合物升温至180℃。达到180℃后,在轻微的氮气吹扫、180℃下将所得反应混合物搅拌1.0小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.8小时内将反应混合物升温至200℃。达到200℃后,在缓慢的氮气吹扫、200℃下将所得反应混合物搅拌2.0小时。然后停止加热并让反应混合物冷却至室温。总共收集得到130.1克馏出液,并得到514.7克无色透明产物。
实施例9
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(144.92克)、制备实施例1(PE 1)的产物(4.02克)、聚乙二醇(平均分子量为1000,5.00克)、四水合乙酸锰(II)(0.0504克)、氧化锑(III)(0.0415克)和50%重量的碳酸钙的乙二醇浆液(100.21克浆液)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.3小时。然后在搅拌下于0.8小时内将反应混合物升温至260℃。达到260℃后,在缓慢的氮气吹扫、260℃下搅拌反应混合物0.8小时。在该加热周期中收集得到82.2克无色馏出液。然后在260℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物1.5小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外30.2克馏出液和140.7克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为19.90。计算得出该样品的特性粘度为0.61dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在244.4℃(27.1 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
实施例10
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(129.66克)、间苯二甲酸(9.97克)、乙醇酸(2.28克)、聚乙二醇(平均分子量为1500,5.85克)、四水合乙酸锰(II)(0.0532克)、三氧化锑(III)(0.0450克)和50%重量碳酸钙的乙二醇浆液(58.52克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在轻微的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.7小时。然后在搅拌下于0.7小时内将反应混合物升温至260℃。达到260℃后,在缓慢的氮气吹扫、260℃下搅拌反应混合物1.7小时。在该加热周期中收集得到54.7克无色馏出液。然后在260℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物2.1小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外25.2克馏出液和110.3克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为23.42。计算得出该样品的特性粘度为0.67 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在235.4℃(25.9 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
实施例11
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二甲酯(110.69克)、乙醇酸(2.28克)、1,3-丙二醇(73.06克)、聚(1,4-丁二醇)(平均分子量为1000,13.27克)、异丙氧基钛(IV)(0.1390克)和MAS(14.75克)。在轻微的氮气吹扫下中将反应混合物升温至180℃。达到180℃后,在轻微的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.3小时内将反应混合物升温至190℃。达到190℃后,在轻微的氮气吹扫、190℃下搅拌所得反应混合物0.5小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.4小时内将反应混合物升温至200℃。达到200℃后,在轻微的氮气吹扫、200℃下搅拌所得反应混合物0.6小时。然后在缓慢的氮气吹扫并搅拌下于0.8小时内将反应混合物升温至255℃。达到255℃后,在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌所得反应混合物0.6小时。在该加热周期中收集得到35.9克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物3.1小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外23.0克馏出液和128.7克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为11.89。计算得出该样品的特性粘度为0.46dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在212.5℃(38.5 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
实施例12
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二甲酯(104.86克)、(S)-(-)-乳酸乙酯(7.09克)、1,3-丙二醇(73.06克)、乙二醇-(丙二醇)-乙二醇嵌段共聚物(平均分子量为1100,约10%重量的乙二醇,38.93克)和异丙氧基钛(IV)(0.1350克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在搅拌下于0.3小时内将反应混合物升温至190℃。达到190℃后,在缓慢的氮气吹扫、190℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.3小时内将反应混合物升温至200℃。在轻微的氮气吹扫、200℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于1.0小时内将反应混合物升温至255℃。在轻微的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.5小时。在该加热周期中收集得到32.9克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物4.1小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外33.4克馏出液和123.6克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为34.59。计算得出该样品的特性粘度为0.87 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。没有测得玻璃化转变温度(Tg)。在218.0℃(39.1 J/g)处观察到较宽的晶体熔化温度(Tm)。
实施例13
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二甲酯(87.39克)、乙醇酸(11.41克)、1,3-丙二醇(51.36克)、聚乙二醇(平均分子量为3400,10.57克)、季戊四醇(0.0518克)、异丙氧基钛(IV)(0.1110克)和RDS(26.42克)。在轻微的氮气吹扫下中将反应混合物升温至180℃。达到180℃后,在轻微的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.4小时内将反应混合物升温至190℃。达到190℃后,在轻微的氮气吹扫、190℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.2小时内将反应混合物升温至200℃。达到200℃后,在轻微的氮气吹扫、200℃下搅拌所得反应混合物0.5小时。然后在缓慢的氮气吹扫并搅拌下于1.1小时内将反应混合物升温至255℃。达到255℃后,在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌所得反应混合物0.6小时。在该加热周期中收集得到28.4克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物3.2小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外6.0克馏出液和125.4克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为19.04。计算得出该样品的特性粘度为0.59 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在221.9℃(30.0 J/g)处观察到较宽的晶体熔化温度(Tm)。
实施例14
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二甲酯(87.39克)、乳酸(85%重量水溶液,15.90克)、1,3-丙二醇,(51.36克)、乙二醇-丙二醇-乙二醇嵌段共聚物(平均分子量为2000,约10%重量的乙二醇,11.50克)、季戊四醇(0.0546克)、异丙氧基钛(IV)(0.0742克)和高岭土(12.78克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在搅拌下于0.2小时内将反应混合物升温至190℃。达到190℃后,在缓慢的氮气吹扫、190℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.8小时内将反应混合物升温至255℃。在轻微的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物1.2小时。在该加热周期中收集得到41.8克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物3.1小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外4.0克馏出液和113.8克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为8.09。计算得出该样品的特性粘度为0.39 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。没有测得玻璃化转变温度(Tg)。在164.8℃(25.5 J/g)处观察到较宽的晶体熔化温度(Tm)。
实施例15
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二甲酯(87.39克)、乳酸(85%重量水溶液,15.90克)、1,3-丙二醇(51.36克)、乙二醇-丙二醇-乙二醇嵌段共聚物(平均分子量为2000,约10%重量的乙二醇,19.90克)、季戊四醇(0.0518克)、异丙氧基钛(IV)(0.0655克)和高岭土(12.78克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在搅拌下于0.3小时内将反应混合物升温至190℃。达到190℃后,在缓慢的氮气吹扫、190℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.3小时内将反应混合物升温至200℃。在轻微的氮气吹扫、200℃下温度中搅拌反应混合物0.5小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.9小时内将反应混合物升温至255℃。接着在轻微的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.5小时。在该加热周期中收集得到33.9克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物3.0小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外17.3克馏出液和110.8克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为23.81。计算得出该样品的特性粘度为0.68 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。没有测得玻璃化转变温度(Tg)。在169.9℃(28.9 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
实施例16
向250毫升玻璃烧瓶中加入聚(对苯二甲酸1,3-丙二醇酯)(59.74克)、1,3-丙二醇(3.81克)和乙二醇-丙二醇-乙二醇嵌段共聚物(平均分子量为2000,约10%重量的乙二醇,77.12克)。在缓慢的氮气吹扫下中将反应混合物升温至255℃。达到255℃后,在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.4小时。然后将聚乳酸(购自Cargill Dow,14.42克)加入到搅拌的反应混合物。然后在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物1.2小时。在该加热周期中收集得到0.9克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物3.6小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外3.8克馏出液和134.2克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为6.64。计算得出该样品的特性粘度为0.37dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在148.6℃(13.0 J/g)处观察到较宽的晶体熔化温度(Tm)。
实施例17
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二甲酯(89.33克)、间苯二甲酸(6.65克)、乳酸(85%重量水溶液,52.99克)、1,3-丙二醇(60.88克)、聚(1,3-丙二醇)(7.32克)、异丙氧基钛(IV)(0.0963克)和二氧化硅(1.48克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.3小时。然后在搅拌下于0.1小时内将反应混合物升温至190℃。达到190℃后,在缓慢的氮气吹扫、190℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.1小时内将反应混合物升温至200℃。在轻微氮气吹扫、200℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.7小时内将反应混合物升温至255℃。在轻微的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.9小时。在该加热周期中收集得到54.8克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物1.5小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外30.4克馏出液和109.6克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为29.75。计算得出该样品的特性粘度为0.78 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。没有测得玻璃化转变温度(Tg)。在76.5℃温度观察到结晶放热(Tcryst)。在189.7℃(30.7 J/g)处观察到较宽的晶体熔化温度(Tm)。
实施例18
向250毫升玻璃烧瓶中加入聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)(63.80克)、1,4-丁二醇(4.51克)和聚(1,4-丁二醇)(平均分子量为2000)(76.20克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至255℃。达到255℃后,将聚丙交酯(购自Cargill-Dow,14.42克)加入均相反应混合物中,在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌所得混合物0.8小时。在该加热周期中收集得到0.9克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将均相反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物4.3小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外0.9克馏出液和123.5克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为77.27。计算得出该样品的特性粘度为1.65 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在167.3℃(13.4 J/g)处观察到较宽的晶体熔化温度(Tm)。
实施例19
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二甲酯(58.26克)、(S)-(-)-乳酸甲酯(31.23克)、1,4-丁二醇(86.52克)、聚(1,4-丁二醇)(平均分子量为1000)(30.02克)、季戊四醇(0.0450克)和异丙氧基钛(IV)(0.1070克)。在轻微的氮气吹扫下中将反应混合物升温至180℃。达到180℃后,在轻微的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.2小时内将反应混合物升温至190℃。达到190℃后,在轻微的氮气吹扫、190℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.3小时内将反应混合物升温至200℃。然后在轻微的氮气吹扫、200℃下搅拌所得反应混合物0.5小时。然后在缓慢的氮气吹扫并搅拌下于1.0小时内将反应混合物升温至255℃。达到255℃后,在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌所得反应混合物0.6小时。在该加热周期中收集得到59.9克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物1.3小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外32.8克馏出液和90.7克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为41.78。计算得出该样品的特性粘度为1.00 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在172.2℃(21.2 J/g)处观察到较宽的晶体熔化温度(Tm)。
实施例20
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(137.29克)、乳酸(85%重量水溶液,3.18克)、乙醇酸(2.28克)、聚乙二醇(平均分子量=3400,5.66克)、四水合乙酸锰(II)(0.0514克)、三氧化锑(III)(0.0414克)和2000(3.50克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在轻微的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在搅拌下于1.4小时内将反应混合物升温至255℃。达到255℃后,在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.6小时。在该加热周期中收集得到14.0克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物2.1小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外15.3克馏出液和73.8克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为18.35。计算得出该样品的特性粘度为0.58 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在(Tm)234.0℃(52.1 J/g)处观察到晶体熔化温度。
实施例21
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二甲酯(93.21克)、乳酸(85%重量水溶液,6.36克)、乙醇酸(4.56克)、1,4-丁二醇(86.52克)、聚(1.4-丁二醇)(平均分子量为2000,20.2克)和异丙氧基钛(IV)(0.1282克)。在轻微的氮气吹扫下将反应混合物升温至180℃。达到180℃后,在轻微的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.4小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.1小时内将反应混合物升温至190℃。达到190℃后,在轻微的氮气吹扫、190℃下搅拌反应混合物0.9小时。然后在轻微的氮气吹扫并搅拌下于0.2小时内将反应混合物升温至200℃。然后在轻微的氮气吹扫、200℃下搅拌所得反应混合物0.4小时。然后在缓慢的氮气吹扫并搅拌下于0.5小时内将反应混合物升温至255℃。达到255℃后,在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌所得反应混合物0.6小时。在该加热周期中收集得到43.8克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物2.6小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外20.6克馏出液和123.2克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为26.04。计算得出该样品的特性粘度为0.72 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在212.2℃(32.6 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
实施例22
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(152.54克)、乙醇酸(14.69克)、聚乙二醇(平均分子量为1000,18.95克)、醋酸钠(0.22克)、四水合乙酸锰(II)(0.0702克)、三氧化锑(III)(0.0565克)和1010(0.073克)。在缓慢的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在轻微的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在搅拌下于1.0小时内将反应混合物升温至240℃。达到240℃后,在缓慢的氮气吹扫、240℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后在搅拌下和0.3小时内将反应混合物升温至255℃。达到255℃后,在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.5小时。在该加热周期中收集得到10.4克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物2.3小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外34.5克馏出液和122.2克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为22.24。计算得出该样品的特性粘度为0.65 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在220.9℃(35.1J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
实施例23
向250毫升玻璃烧瓶中加入对苯二甲酸二(2-羟乙酯)(152.54克)、乙醇酸(18.46克)、聚乙二醇(平均分子量为3400,12.73克)、四水合乙酸锰(II)(0.0605克)和三氧化锑(III)(0.0487克)。在轻微的氮气吹扫下搅拌反应混合物并升温至180℃。达到180℃后,在缓慢的氮气吹扫、180℃下搅拌反应混合物0.5小时。然后在搅拌下于0.8小时内将反应混合物升温至240℃。达到240℃后,在缓慢的氮气吹扫、240℃下搅拌反应混合物0.6小时。然后搅拌下于0.3小时内将反应混合物升温至255℃。达到255℃后,在缓慢的氮气吹扫、255℃下搅拌反应混合物0.8小时。在该加热周期中收集得到8.1克无色馏出液。然后在255℃并搅拌下将反应混合物分段抽至高真空。在高真空(压力小于100毫托)下搅拌所得反应混合物3.8小时。然后用氮气解除真空并让反应物料冷却至室温。回收得到另外36.9克馏出液和115.2克固体产物。采用上述方法对样品的实验室相对粘度(LRV)进行测定,得出其LRV为21.07。计算得出该样品的特性粘度为0.63 dL/g。对样品进行差示扫描量热(DSC)分析。在223.2℃(27.1 J/g)处观察到晶体熔化温度(Tm)。
实施例24
将如上文实施例3所述(只是规模更大)制备的材料在斗式干燥器中于70℃干燥8小时直至露点为-40℃。然后将所述材料以20磅/小时的速率加入直径为11/2-英寸的单螺杆Davis标准挤出机(螺杆L/D为24∶1,型号为DS-15H)的供料区中。挤出机的操作条件和温度分布如下所示。然后将熔融聚合物加入Killion 3叠辊片材生产线中,相应的操作条件和温度分布如下所示。
挤出机1区温度(供料区):410°F
挤出机2区温度:430°F
挤出机3区温度:460°F
挤出机4区温度(前部):460°F
法兰(flange):460°F
管路:460 °F
法兰:460°F
模头温度:460°F
模唇:460°F
熔融温度:460°F
挤出机Amps:5
挤出机RPM:50
骤冷辊上部温度:70°F
骤冷辊中部温度:70°F
骤冷辊下部温度:70°F
薄膜引出速度:235英寸/分钟
制备所得的薄膜为8英寸宽0.003英寸(3密耳)厚。将所述薄膜作为快餐三明治包装纸进行测试。
实施例25
将上文实施例24制备的2平方英寸薄膜在80℃预热4分钟(小心,以防热气直接撞击薄膜产生局部过热),并在T.M.Long Biaxial拉伸机的拉幅机上双轴取向。将拉伸机的拉伸比设为3x3,拉伸速率为5英寸/秒(12.7cm/秒)。对纵向和横向的拉伸强度进行测定。将所述薄膜作为快餐三明治包装纸进行测试。
实施例26-47和对照实施例4(CE 4)
将如下表1所示的上文实施例和对照实施例所述(只是规模更大)制备的聚合物在斗式干燥器中于60℃干燥8小时直至露点为-40℃。将材料置于单螺杆定容加料器(K-tron,型号为7)的料斗中,材料从该料斗自行落入Werner and Pfleider双螺杆挤出机的28mm入口,所述挤出机具有保持在清洁用真空的真空口,该真空口与10英寸宽的膜模头相连,间隙约为0.010英寸。在挤出机的进料斗和进料喉保持干燥的氮气吹扫。以150 RPM螺杆速度操作挤出机,加热分布如表1所示。
表1
    挤出机加热分布
        聚合物
实施例
                1区    2区    3区    4区    5区    模头   熔体
        实施例
               (℃)    (℃)   (℃)   (℃)   (℃)   (℃)   (℃)
    26    1     210    230    240    240    240    245    240
    27    2     210    225    240    240    240    245    240
    28    3     205    215    235    235    235    240    235
    29    5     210    225    240    240    240    245    240
    30    6     220    235    250    250    250    255    250
    31    7     220    240    250    250    250    255    250
    CE4   CE3   110    125    140    140    140    145    140
    32    8     195    210    225    225    225    230    225
    33    9     230    250    265    265    265    270    265
    34    10    225    240    255    255    255    260    255
    35    11    200    220    220    220    220    225    220
    36    12    215    225    235    235    235    240    240
    37    13    210    225    235    235    235    240    240
    38    14    155    170    185    185    185    190    185
    39    15    160    180    190    190    190    195    190
    40    16    140    155    170    170    170    175    170
    41    17    180    195    205    205    205    210    205
    42    18    165    180    190    190    190    195    190
    43    19    165    180    190    190    190    195    195
    44    20    225    240    250    250    250    255    250
    45    21    200    215    235    235    235    240    240
    46    22    210    230    240    240    240    245    240
    47    23    220    235    245    245    245    250    245
将挤出聚合物薄膜静电吸附在直径为12英寸的光滑的骤冷滚筒上,并使用标准张紧辊将其收集在隔离纸上,其中所述滚筒用冷水保持在26℃。将骤冷滚筒的速度调为5-15英尺/分钟以获得厚度为约8密耳-约1.5密耳的膜样品。
将实施例26-47的薄膜作为快餐三明治包装纸进行测试,尤其是死褶性能,同时还对其物理性质进行测试,发现其同时具有优良韧性(如测得的Elmendorf撕裂、Graves撕裂和断裂伸长百分率所示)和强度(如测得的断裂时的拉伸强度和拉伸模量所示)。
从实施例26-47和对照实施例4(CE 4)的薄膜切出10英寸x 6英寸的长方形,并准确测定其大小。将所述长方形薄膜置于FisherScientific恒温箱(型号:625D)中,并在60℃下加热1小时。接着对长方形薄膜进行精确测量以确定收缩量。
将实施例26-47的薄膜片(8英寸x 8英寸正方形)置于旋转堆肥机中,所述堆肥机含有约0.5立方码的城市固体废物(去除了其中的玻璃、罐头以及大部分轻塑料和纸)和下水道污泥的混合物,二者的比率为约2∶1。每周旋转堆肥机一次,并对温度和含水量进行监控。
实施例48
将如上文实施例21所述(只是规模更大)制备的聚合物在斗式干燥器中于80℃干燥8小时直至露点为-40℃。将干燥的聚合物置于单螺杆定容加料器(K-tron,型号为7)的料斗中,聚合物从该料斗自行落入Werner and Pfleider双螺杆挤出机的28 mm入口,所述挤出机具有保持在清洁用真空的真空口,该真空口与10英寸宽的膜模头相连,间隙约为0.010英寸。在挤出机的进料斗和进料喉保持干燥的氮气吹扫。以150 RPM螺杆速度操作挤出机,其加热分布如下所示:
                                             模头    熔体
1区(℃)  2区(℃)  3区(℃)  4区(℃)  5区(℃)
                                             (℃)    (℃)
205        220     235      235       235    240      235
将挤出聚合物薄膜静电吸附在直径为12英寸的光滑的骤冷滚筒上,并使用标准张紧辊将其收集在隔离纸上,其中所述滚筒用冷水保持在26℃。将骤冷滚筒的速度调为5-15英尺/分钟以获得厚度为约8密耳-约1.5密耳的膜样品。将所述薄膜作为快餐三明治包装纸进行包括死褶性能在内的测试。
实施例49-67和对照实施例5(CE 5)
将下表2所示实施例制备的薄膜(厚度为约1.5密耳-8密耳)通过购自Marshall and Williams Company of Providence,Rhode Island的纵向取向机(Machine Direction Orienter,MDO,型号:7200)。将MDO单元预热至下表2所示的温度,并在如下表2所示温度下拉伸薄膜。例如,  “拉伸3X”指1米长的薄膜拉伸后的最终长度为3米。
表2
          流延薄膜    MDO温度    MDO
实施例
          实施例      (℃)       拉伸
    49    26          50         3X 
    50    28          45         3X
    51    29          50         3X
    52    30          60         3X
    53    31          60         4X
    CE5   CE4         40         3X
    54    32          40         3X
    55    33          70         3.5X
    56    34          60         3X
    57    35          50         3X
    58    36          55         4X
    59    37          50         3.5X
    60    39          65         4.5X
    61    41          55         4X
    62    42          60         4X
    63    43          55         4X
    64    44          50         3.5X
    65    45          65         4X
    66    46          50         3.5X
    67    47          55         3.5X
对实施例49-67的单轴拉伸薄膜的纵向拉伸强度进行测试,并将其用作快餐三明治包装纸。
从实施例49-67和对照实施例5(CE 5)的薄膜切出10英寸x 6英寸的长方形,并准确测定其大小。将所述长方形薄膜置于FisherScientific Isotemp Incubator(型号:625D)中,并在60℃下加热1小时。接着对长方形薄膜进行精确测量以确定收缩量。
实施例68-75
将上文制备的2平方英寸薄膜(具体见下表3)预热至下表3所示的温度4分钟(小心,以防热气直接撞击薄膜产生局部过热),并在T.M.Long Biaxial拉伸机的拉幅机上双轴取向。将拉伸机的拉伸比设为3x3,拉伸速率为5英寸/秒(12.7cm/秒)。
表3
实施  流延薄膜实施  双轴拉伸温度
例    例    (℃)
68    26    60
69    29    65
70    32    55
71    33    70
72    35    60
73    41    50
74    42    50
75    45    55
对纵向和横向的拉伸强度进行测定。将实施例68-75的双轴拉伸薄膜作为快餐三明治包装纸进行包括死褶性能在内的测试。
实施例76-80
将如上文实施例2所述(只是规模更大)制备的聚合物在斗式干燥器中于80℃干燥8小时直至露点为-40℃。将干燥的聚合物与0.10%重量(基于聚合物的重量计算)Irganox-1010粉末混合,其中后者为购自Ciba Company的受阻酚类抗氧化剂。将材料置于单螺杆定容加料器(K-tron,型号为7)的料斗中,所述材料从该料斗自行落入Wemer andPfleider双螺杆挤出机的28mm入口,所述挤出机具有保持在清洁用真空的真空口,该真空口与10英寸宽的膜模头相连,间隙约为0.010英寸间隙。在挤出机的进料斗和进料喉保持干燥的氮气吹扫。以150RPM螺杆速度操作挤出机,其加热分布如下所示:
1区(℃)    2区(℃)    3区(℃)  4区(℃)  5区(℃)  模头(℃)
200        230        240      240       240     245
通过精确进料器将购自Morflex,Inc.的乙酰基柠檬酸三正丁酯增塑剂以一定的速率注入2区以得到下表4所示的组成。表4所示增塑剂的量基于组合物的总重量计算。
表4
实施  增塑剂的量(重
例    量,%)
76    0
77    5    
78    10
79    15
80    20
将挤出聚合物薄膜静电吸附在直径为12英寸的光滑的骤冷滚筒上,并使用标准张紧辊将其收集在隔离纸上,其中所述滚筒用冷水保持在26℃。将骤冷滚筒的速度调为5-15英尺/分钟以获得厚度为约8密耳-约1.5密耳的膜样品。将实施例76-80的薄膜作为快餐三明治包装纸进行包括死褶性能在内的测试。
实施例81-86
将如上文实施例18(只是规模更大)制备的聚合物在60℃的具有干燥热空气循环的大型盘式干燥器中干燥过夜直至其含水量小于0.04%。将玉米淀粉(购自CPC International,Inc.的玉米产品3005)和大米淀粉(Sigma Chemicals,目录号:S7260)90℃和小于1mm Hg真空的大型盘式真空炉中干燥直至其含水量小于1%,然后存放在密闭容器中备用。不对聚己二酸乙二醇酯(S-101-55,标称分子量为2000,购自Ruco Polymer Corporation)进行预处理而直接使用。
通过在塑料袋中手动翻转聚合物和淀粉将二者混合。将干燥淀粉加入来自干燥器的热聚合物中,并将热混合物加入挤出机。当使用聚己二酸乙二醇酯时,将聚己二酸乙二醇酯熔融,并将所得液体通过计量注入挤出机的第二加热区。由此制备了下表5所示的组合物。
表5
                                             聚己二酸乙
       聚合物    玉米淀粉    大米淀粉
实施例
                                              二醇酯(重
      (重量,%)    (重量,%)    (重量,%)
                                              量,%)
     81    80    20
     82    60    40
     83    55    40                            5
     84    45    35                            20
     85    60    40
     86    45    35    20
将所述共混物置于Ktron 双螺杆进料器(型号:T-35,具有190 6300控制器)的进料斗中(带氮气吹扫),并计量加入Wemer and Pfleider ZSK30mm双螺杆挤出机中。所述挤出机的L/D为30/1,并具有真空口和轻缓混合螺杆。将挤出机料筒加热至170℃(挤出机进料端)-200℃(出料口)温度。在150 RPM下操作挤出机,并将真空口与清洁用真空相连,同时可根据加工条件对其进行调整。所用的出料口为单孔模头(直径1/8-英寸)。将所得线材在6英尺长的水槽中骤冷、使用气刀去水和用Conair切割机(型号304)切成粒料。操作条件见下表6。
表6
        进料速率  螺杆扭矩   模头压力  熔融温度    真空
实施例
        (pph)     (%最大)    (psig)    (℃)       (英寸Hg)
81       34        58          800       190        13
82       32        60          800       210        13
83       31        50          750       205        12
84       32        35          600       185        12
85       33        60          800       210        13
86       32        35          600       185        13
实施例87-92
将上文实施例81-86制备的聚合物-淀粉共混物在斗式干燥器中于60℃干燥8小时直至露点为-40℃。将干燥的共混物置于单螺杆定容加料器(K-tron,型号为7)的料斗中,共混物从该料斗自行落入Werner and Pfleider双螺杆挤出机的28mm入口,所述挤出机具有保持在清洁用真空的真空口,该真空口与10英寸宽的膜模头相连,间隙约为0.010英寸。在挤出机的进料斗和进料喉保持干燥的氮气吹扫。以150 RPM螺杆速度操作挤出机,其加热分布如下所示:
                                              模头    熔体
1区(℃)  2区(℃)  3区(℃)  4区(℃)  5区(℃)
                                              (℃)    (℃)
165    175    195    195    195    200    200
将挤出聚合物薄膜静电吸附在直径为12英寸的光滑的骤冷滚筒上,并使用标准张紧辊将其收集在隔离纸上,其中所述滚筒用冷水保持在26℃。将骤冷滚筒的速度调为5-15英尺/分钟以获得厚度为约8密耳-约1.5密耳的膜样品。
表7
       共混物实施
实施例
          例
    87    81
    88    82
    89    83
    90    84
    91    85
    92    86
将实施例87-92的薄膜作为快餐三明治包装纸进行包括死褶性能在内的测试。
实施例93-99
将如上文实施例7(只是规模更大)制备的聚合物在60℃的具有干燥热空气循环的大型盘式干燥器中干燥过夜直至其含水量小于0.04%。将粒径为3.8微米的滑石(购自位于Englewood,Colorado的Luzenac)、二氧化钛(Kerr-McGee Chemical,LLC,Oklahoma City,Oklahoma,470等级,粒径为0.17微米)和碳酸钙(ECCACalcium Products,Inc.,Sylacauga,AL,ECC Supercoat(T)等级,平均粒径为1微米)90℃和小于1mm Hg真空的大型盘式真空炉中干燥直至其含水量小于1%,然后存放在密封容器中备用。
通过在塑料袋中手动翻转聚合物和无机填料将二者混合。将干燥无机填料加入来自干燥器的热聚合物中,并将热混合物加入挤出机。由此制备了下表8所示的组合物。
表8
        聚合物      滑石        二氧化钛    碳酸钙
实施例 
        (重量,%)  (重量,%)  (重量,%)  (重量,%)
93       85          2.5         5           7.5
94       70          5           5           20
95       70          5           10          15
96       30          10          15          45
97       95          5
98       95          5
99       70          30
将所述共混物置于Ktron 双螺杆进料器(型号:T-35,具有190 6300控制器)的进料斗中(带氮气吹扫),并计量加入Werner and Pfleider ZSK30mm双螺杆挤出机中。所述挤出机的L/D为30/1,并具有真空口和剧烈混合螺杆。将挤出机料筒加热至220℃(挤出机进料端)-250℃(出口)温度。在150 RPM下操作挤出机,并将真空口与清洁用真空相连,同时可根据加工条件对其进行调整。所用的出料口为单孔模头(直径1/8英寸)。将所得线材在6英尺长的水槽中骤冷、使用气刀去水和用Conair切割机(型号304)切成粒料。操作条件见下表9。
表9
        进料速率  螺杆扭矩  模头压力  熔融温度    真空
实施例号
        (pph)    (%最大)    (psig)    (℃)    (英寸Hg)
    93    34      58          800      235      13
    94    30      70          800      245      13
    95    31      70          800      245      12
    96    32      80          800      255      12
    97    33      50          600      235      13
    98    32      50          600      235      13
    99    30      70          800      245      12
实施例100-106
将上文实施例93-99制备的聚合物-无机填料共混物以及如实施例7所述(只是规模更大)制备的聚合物在斗式干燥器中于60℃干燥8小时直至露点为-40℃。将干燥的聚合物和共混物置于单螺杆定容加料器(K-tron,型号为7)的料斗中,共混物从该料斗自行落入Werner andPfleider 双螺杆挤出机的28 mm入口,所述挤出机具有保持在清洁用真空的真空口,该真空口与10英寸宽的膜模头相连,间隙约为0.010英寸间隙。实施例103的材料为50%重量实施例7制备的聚合物和50%重量实施例96制备的聚合物的翻转混合物。在挤出机的进料斗和进料喉保持干燥的氮气吹扫。以150 RPM螺杆速度操作挤出机,其加热分布如下所示:
                                             模头    熔体
1区(℃)  2区(℃)  3区(℃)  4区(℃)  5区(℃)
                                             (℃)    (℃)
220       235      250      250       250     255    250
将挤出聚合物薄膜静电吸附在直径为12英寸的光滑的骤冷滚筒上,并使用标准张紧辊将其收集在隔离纸上,其中所述滚筒用冷水保持在26℃。将骤冷滚筒的速度调为5-15英尺/分钟以获得厚度为约8密耳-约1.5密耳的膜样品。
表10
实施例      共混物实例
100             93
101             94
102             95
     50%重量实施例96,50%重量实
103
               施例7
104             97
105             98
106             99
将实施例100-106的薄膜作为快餐三明治包装纸进行包括死褶性能在内的测试。期望所述薄膜在触觉和外观方面和纸类似。
实施例107-112
将如下表11所示实施例(只是规模更大)制备的聚合物在除湿空气干燥器中于60℃干燥过夜。将干燥的聚合物加入实验室规模的吹塑薄膜生产线,所述生产线由Killion 1.25英寸直径挤出机和15∶1的齿轮减速器组成。将挤出机加热区的温度设定在下表11所示的温度附近。螺杆为Maddock混合型,L/D为24/1。所述混合螺杆的压缩率为3.5∶1。螺杆速度为25-30 RPM。使用直径为1.21英寸、模头间隙为25密耳的模头。环为Killion单唇No.2型。吹塑条件可通过吹胀比(BUR)或拉伸比(DDR)表征,前者为膜泡直径和模头直径的比率,其给出环向拉伸示值,而后者为轴向拉伸的示值。拉伸量越大,薄膜的取向程度就越高。
表11
                  挤出机 
         聚合物
                          薄膜厚度   实施例
                  加热区
                                        BUR   DDR
          实施例
                           (密耳)
                   (℃)
107        8        225      2.5        3.2    3.9
108        9        265      2.0        2.6    4.6
109        13       240      1.2        3.1    8.0
110        17       210      2.0        2.5    5.0
111        19       190      1.5        3.0    7.0
112        21       210      2.3        2.0    2.0
切开管状薄膜,对其作为快餐三明治包装纸进行包括死褶性能在内的测试。
实施例113-115
双层薄膜由10英寸、双层流线型共挤出模头(SCD)(BramptonEngineering制造的吹塑薄膜模头)制备。从模头的外层到里层,模头的层配置为A/B。由两台31/2英寸的David标准挤出机给A层和B层供料。该生产线还利用Brampton Engineering旋转风环冷却聚合物。层A包含如实施例3所述制备的聚合物,只是制备规模更大。层B包含如实施例15所述制备的聚合物,只是制备规模更大。将两种聚合物在除湿干燥器中于60℃干燥。该操作的目的在于提供下表12所示的薄膜膜层比率(基于整个薄膜结构)。薄膜的厚度为约2.25密耳(0.00225英寸)。薄膜的加工条件见下表13。
表12
实施  层A(重量,层B(重量,
例    %)          %)
113    25       75
114    50       50
115    75       25 
表13
               挤出机A  挤出机B
1区             195℃   160℃
2区             220℃    170℃
3区             230℃    185℃
4区             230℃    185℃
5区             235℃    190℃
过滤网更换器    230℃    185℃
接头1           230℃    185℃
接头2           230℃    185℃
接头4           230℃    185℃
模头1           230℃    230℃
模头2           230℃    230℃
模头3           230℃    230℃
生产线速度        122英尺/分钟
备注              3         15
利用Battenfeld Gloucester Engineering Co.,Inc.制造的在线制袋机将上述制备的多层薄膜转变为薄膜袋,其中所述制袋机在挤出生产线辊隙的下游。剪开薄膜并将其作为快餐三明治包装纸进行测试。
实施例116-118
双层薄膜由10英寸、双层流线型共挤出模头(SCD)(BramptonEngineering制造的吹塑薄膜模头)制备。从模头的外层到里层,模头的层配置为A/B。由两台31/2英寸的David标准挤出机给A层和B层供料。该生产线还利用Brampton Engineering旋转风环冷却聚合物。层A包含如实施例84所述制备的塑化的淀粉填充的聚合物。层B包含如实施例12所述制备的聚合物,只是制备规模更大。将两种聚合物在除湿干燥器中于60℃干燥。该操作的目的在于提供下表14所示的薄膜膜层比率(基于整个薄膜结构)。薄膜的厚度为约2.25密耳(0.00225英寸)。薄膜的加工条件见下表15。
表14
    实施  层A(重量,  层B(重量,
    例    %)         %)
    116     25        75
    117     50        50
    118     75        25
    表15
                   挤出机A  挤出机B
    1区            170℃    220℃
    2区            190℃    230℃
    3区            200℃    240℃
    4区            200℃    240℃
    5区            205℃    245℃
    过滤网更换器   200℃    240℃
    接头1          200℃    240℃
    接头2          200℃    240℃
    接头4          200℃    240℃
    模头1          240℃    240℃
    模头2          240℃    240℃
    模头3          240℃    240℃
    生产线速度      122英尺/分钟
    备注           84       12
利用Battenfeld Gloucester Engineering Co.,Inc.制造的在线制袋机将上述制备的多层薄膜转变为薄膜袋,其中所述制袋机在挤出生产线辊隙的下游。切开薄膜并将其作为快餐三明治包装纸进行测试。
实施例119-121
双层薄膜由10英寸、双层流线型共挤出模头(SCD)(BramptonEngineering制造的吹塑薄膜模头)制备。从模头的外层到里层,模头的层配置为A/B。由两台31/2英寸的David标准挤出机给A层和B层供料。该生产线还利用Brampton Engineering旋转风环冷却聚合物。层A包含如实施例94所述制备的聚合物共混物,只是制备规模更大。层B包含如上所述的购自Eastman Chemical Company的Bio。将两种聚合物在除湿干燥器中于60℃干燥。该操作的目的在于提供下表16所示的薄膜膜层比率(基于整个薄膜结构)。薄膜的厚度为约2.25密耳(0.00225英寸)。薄膜的加工条件见下表17。
表16
实施  层A(重量,  层B(重量,
例    %)         %)
119    25         75
120    50         50
121    75         25
表17
                    挤出机A  挤出机B
    1区             230℃    100℃
    2区             250℃    115℃
    3区             260℃    130℃
    4区             260℃    130℃
    5区             265℃    135℃
    过滤网更换器    260℃    130C
    接头1           260℃    130℃
    接头2           260℃    130℃
    接头4           260℃    130℃
    模头1           260℃    260℃
    模头2           260℃    260℃
    模头3           260℃    260℃
    生产线速度       122英尺/分钟
    备注            94     Bio
利用Battenfeld Gloucester Engineering Co.,Inc.制造的在线制袋机将上述制备的多层薄膜转变为薄膜袋,其中所述制袋机在挤出生产线辊隙的下游。切开薄膜并将其作为快餐三明治包装纸进行测试。
实施例122-146和对照实施例6-8(CE 6-8)
将如下表18所示的实施例和对照实施例所述(只是规模更大)制备的聚合物树脂在干燥剂空气干燥器中于60℃下干燥过夜使得露点为-40℃。将干燥的粒料加入2.5英寸的工业挤出机,将聚酯树脂挤出涂覆在纸板材料上,所述挤出机机筒长度与直径的比率为28∶1。将挤出机的5个区保持在下表18所示的温度范围内。在挤出机中使用具有八个压缩螺纹(flight)、四个计量螺纹、双螺纹混料段和六个计量螺纹的单螺纹螺杆。螺杆速度保持在恒定的180转/分钟(RPM)。使熔融聚酯树脂通过三层24X24网筛。使聚合物通过具有0.75英寸成型段的中心进料模头,所述成型段具有36英寸x0.02英寸的模口。挤出进料速率恒定在460磅/小时。将所得挤出物通过5英寸空隙进入由涂覆橡胶的压力辊和骤冷辊形成的辊隙。同时,将下表18所示的32英寸宽的纸板材料送入辊隙,此时辊和薄膜保持接触。施加100磅/线性英寸的辊隙压力。在挤出试验中,将直径为24英寸的镜面抛光的骤冷辊保持在19℃下。将涂覆纸板以与由压力辊和骤冷辊形成的辊隙成180度的角度从骤冷辊取下。骤冷辊以300英尺/分钟的线速度运行。得到厚度为1.25密耳的聚酯树脂。利用不同的操作条件可改变聚合物树脂的厚度。
表18
实施例 聚合物实施例 挤出机温度(℃) 纸/纸板材料 122  1  240 定量35磅的天然牛皮纸 123  6  250 羊皮纸 CE6  CE3  140 羊皮纸 124  8  225 羊皮纸 125  10  255 定量25磅的漂白牛皮纸 126  13  240 定量15磅的牛皮纸 127  17  210 定量15磅的牛皮纸 128  23  240 定量18磅的天然纸 129  83  200 定量18磅的漂白纸
实施例 聚合物实施例 挤出机温度(℃) 纸/纸板材料 130  93  250 定量25磅的漂白牛皮纸 131  3  235 三层制杯纸板(210g/m2重量) 132  7  255 三层制杯纸板(210g/m2重量) CE7  CE3  140 三层制杯纸板(210g/m2重量) 133  8  225 三层制杯纸板(210g/m2重量) 134  11  230 三层制杯纸板(210g/m2重量) 135  15  190 三层制杯纸板(210g/m2重量) 136  19  190 三层制杯纸板(210g/m2重量) 137  84  200 三层制杯纸板(210g/m2重量) 138  94  250 三层制杯纸板(210g/m2重量) 139  5  240 18点纸板(point paperboard) CE8  CE3  140  18点纸板 140  8  225  18点纸板 141  9  260  12点纸板 142  12  240  12点纸板 143  16  170  12点纸板 144  21  235  12点纸板 145  86  200  18点纸板 146  95  250  12点纸板
对以下实施例的成品进行测定和比较:对照实施例(CE)和实施例124、对照实施例7(CE 7)和实施例133以及对照实施例8(CE 8)和实施例140。将聚合物作为快餐三明治包装纸进行测试,并通过传统方法成型和热封成为信封状和袋状。
将实施例131-138形成的材料加工成杯子、杯类制品(glasses)、碗、托盘、液体容器和纸盒的形状。将实施例139-146形成的材料通过传统方法形成托盘、盒子和有盖容器的形状。
实施例147
将如实施例3所述(只是规模更大)制备的聚合物和聚丙交酯(Cargill Dow Company)在斗式干燥器中于60℃干燥过夜直至露点为-40℃。将实施例3的聚合物和聚丙交酯(重量比为1∶3)共挤出在三层纸板上,所述纸板的重量为210克/米2,前移速度为150米/分钟。实施例3的聚合物的熔融温度为240℃,聚丙交酯的熔融温度为240℃。由此得到涂覆纸板,其中聚合物涂层的总重为19.4克/米2,形成外层的聚丙交酯为75%重量,形成内层并与纸板粘合的实施例3的聚合物为25%重量。
将上述制备的纸板通过传统方法形成杯子、杯类制品、碗、托盘、液体容器和纸盒的形状。
实施例148-153
通过以下方法制备压光纸层压材料:将如下表19所示的上文的实施例所述制备的薄膜涂覆在隔离纸上,得到该薄膜的组合体,使之与相同大小的待涂覆纸张接触形成组合体,然后通过加热的抛光金属上辊和不加热的弹性(丝)辊间的辊隙在5码/分钟表面速度、200°F和10吨压力下压实所述组合体。
层压了聚合物的各种纸基材的具体情况如下表19所示。
表19
                                             纸定量/厚度
实施例 薄膜实施例    纸基材
                                             (OZ/yd2/mil)
148    26            擦手纸(Scott,Viva)      1.2/6
149    36            擦手纸(G.P.,Sparkle)    1.3/10
150    42            薄擦手纸(Charmin)        0.9/6
151    59            装纸(白色)               0.5/2
152    90            新闻纸                   1.5/4
153    102           牛皮纸(可循环)           2.8/6
将上述的层压材料片(8英寸x 8英寸正方形)置于旋转堆肥机中,所述堆肥机具有约0.5立方码的城市固体废物(去除了其中的玻璃、罐头以及大部分轻塑料和纸)和下水道污泥的混合物,二者的比率为约2∶1。每周旋转堆肥机一次,并对温度和含水量进行监控。
实施例154
由纸板和电晕处理的聚酯薄膜的组合体制备层压材料,其中所述组合体使用两种水性丙烯酸粘合剂制剂的组合。纸板基材为经漂白的白色纸板,该类纸板通常称为固体漂白硫酸盐(SBS)纸板,而SBS纸板是人们熟悉的食品包装材料基材。所使用的纸板为未涂覆的奶盒材料,其厚度为0.0235英寸,重量为282磅/3,000平方英尺。如上文实施例33所述制备薄膜并在一面用传统方法电晕放电处理以增强其粘结性能。层压过程在传统的湿粘合层压机上进行,所述层压机有的施胶站给纸板和薄膜施胶。利用110线凹辊施胶器将粘合剂施于纸板上,其中每1,000平方英尺纸板给予约3磅湿粘合剂。施于纸板上的粘合剂由200磅购自Rohm&Haas Company的N-1031丙烯酸类胶乳和1.5盎司购自Diamond Shamrock ChemicalCompany的°Foamaster NXZ消泡剂(预先分散在相同体积的水中)组成。将粘合剂施于聚酯薄膜的电晕处理面,所述粘合剂由375磅购自Rohm & Haas Company的N-1031丙烯酸胶乳、11.5磅325三聚氰胺-甲醛交联剂、11.5磅异丙醇、23磅水和3盎司购自Diamond Shamrock Chemicals Company的°Foamaster NXZ消泡剂(预先分散在相同体积的水中)组成。
层压过程如下:使纸板和薄膜同时通过各自的粘合剂施胶站,然后将纸板和薄膜引入层合辊隙,在此两个涂覆了粘合剂的表面通过其上仍是湿的粘合剂结合在一起。层压机以300-350英尺/分钟的速率运行。层压材料通过层合辊隙到温度为400°F的热风炉中。层压材料在炉子中的停留时间为约5秒。然后将层压材料通过骤冷辊并重绕成品辊上。
将上述制备的层压材料通过传统方法形成杯子、杯类制品、碗、托盘、液体容器和纸盒的形状。
实施例155-175
这些实施例示例了将包含共聚酯醚的薄膜层压至预制基材的过程。该操作在Lab Form Inc.的具有10x10英寸压板的成型机上进行。将预制基材往返运送至压板上。将薄膜展开,并利用红外型加热器通过“黑箱加热”法对其预热下表20所示的时间。然后将预热的薄膜置于预制基材上方并下拉至预制基材上。实施例155-161使用真空层压:通过预制基材抽真空,将薄膜吸至所述预制基材表面。实施例162-168使用助压模塞真空层压法,其中除上述真空外,还用模塞来帮助从与预成型底材相对的一侧推压预热膜,从而有助于减轻膜进入深拉预成型底材中时变薄的程度。实施例169-175使用加压层压法:从预制基材的对面向预热薄膜施加空气压力,使所述薄膜紧贴在预制基材上。该层压过程一般需要5-100秒,然后将多余薄膜从层压基材修裁掉,将层压基材取下并冷却。
所使用的预制基材包括:通过传统方法制备的9英寸模制“纸浆盘”;通过传统方法制备的成型的冷冻正餐纸板“托盘”;通过传统方法制备的3.5英寸高的成型纸板咖啡“杯”;通过传统方法制备的3英寸高和直径为4英寸的成型纸板“碗”;9英寸“泡沫盘”,小心撕除来自EarthShell Company(货号PL9V00001)的市售板材上的隔离膜获得;12盎司“泡沫碗”,小心撕除来自EarthShell Company(货号BL12V00001)的市售碗上的隔离膜获得以及有铰接盖和双耳柄闭合机构的沙拉和三明治“泡沫容器”,小心撕除来自EarthShellCompany(货号CLS00001)的市售容器上的隔离膜获得。
表20
实施例 薄膜实施例 薄膜预热时间(秒) 预制基材 155  26  50 纸浆盘 156  30  55 托盘 157  33  60 杯子 158  37  50 碗 159  45  40 泡沫盘
实施例 薄膜实施例 薄膜预热时间(秒) 预制基材 160  89  35 泡沫碗 161  100  60 泡沫容器 162  28  40 杯子 163  31  55 碗 164  34  55 泡沫碗 165  41  30 泡沫容器 166  64  60 杯子 167  90  30 碗 168  101  60 纸浆盘 169  29  45 纸浆盘 170  32  30 托盘 171  36  50 杯子 172  43  20 碗 173  67  60 泡沫盘 174  92  40 泡沫碗 175  101  60 泡沫容器
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